8/28/2023，光纖在線訊，光纖在線特邀編輯，邵宇豐，王安蓉，袁杰，劉栓凡，左仁杰，李彥霖，陳鵬，李沖，李文臣，陳超，柳海楠 楊林婕，胡文光，2023年7月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：開關(guān)濾波器，光波導(dǎo)傳感器，光頻率梳，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，激光器等；筆者將逐一評(píng)析。

1.開關(guān)濾波器
加拿大女王大學(xué)的A. Jain等研究人員在含收發(fā)器噪聲的雙偏振64進(jìn)制正交振幅調(diào)制（DP-64QAM）系統(tǒng)中，研究了級(jí)聯(lián)波長(zhǎng)選擇性開關(guān)（WSS）濾波器導(dǎo)致帶寬變窄的影響，圖1為實(shí)驗(yàn)裝置。他們應(yīng)用了含訓(xùn)練序列（TS）的自適應(yīng)均衡（AE）和導(dǎo)頻輔助載波相位估計(jì)（PA-CPE）技術(shù)，分析了信噪比限制和濾波引起的信號(hào)失真[1]。研究結(jié)果表明：當(dāng)收發(fā)器累積噪聲導(dǎo)致信噪比降低及需要增加WSS濾波器時(shí)，廣義互信息（GMI）值將降低；當(dāng)帶寬值大于38.5GHz時(shí)，中心頻率偏移（CFO）對(duì)GMI的影響可以忽略不計(jì)；當(dāng)帶寬值小于38 GHz時(shí)，GMI對(duì)CFO影響更敏感。當(dāng)帶寬大于37.5GHz和傳輸函數(shù)帶寬（BWOTF）小于12GHz時(shí)，GMI的表現(xiàn)更穩(wěn)定；當(dāng)帶寬小于37 GHz且BWOTF大于12GHz時(shí)，會(huì)導(dǎo)致GMI快速退化，這是由于帶寬變窄引起的失真；在密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)中使用高階平頂濾波器將緩解因帶寬變窄而導(dǎo)致的收發(fā)性能劣化。綜上所述，上述方案對(duì)級(jí)聯(lián)WSS濾波器在現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用有一定的參考意義。



2.光波導(dǎo)傳感器
昆明理工大學(xué)的Jiahong Zhang等研究人員設(shè)計(jì)了兩種采用非對(duì)稱馬赫-曾德爾干涉儀（AMZI）、分段電極和錐形天線的LiNbO3（LN）光波導(dǎo)（OWG）電場(chǎng)傳感器，用于測(cè)量電磁發(fā)射（EME）的動(dòng)態(tài)范圍和帶寬，測(cè)量裝置如圖2所示。他們分別設(shè)計(jì)了含錐形天線和兩個(gè)平行電極和含水平偶極天線與分段電極的兩種傳感器，并對(duì)EME脈沖波形進(jìn)行了測(cè)量研究[2]，研究結(jié)果表明：該傳感器與測(cè)量?jī)x器結(jié)合可在時(shí)域內(nèi)測(cè)量雷電電磁脈沖（LEMP）和納秒電磁脈沖（EMP）波形，還可測(cè)量20 V/m至10 kV/m左右的脈沖電場(chǎng)；當(dāng)信噪比為3 dB時(shí)，可以測(cè)量低至52.5 mV/m和0.3 mV/m的連續(xù)波電場(chǎng)，且傳感器具有從100 kHz到10 GHz以上的寬頻響應(yīng)。研究人員還對(duì)炸藥爆炸后的EME進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果表明該傳感器可在更大帶寬和動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)測(cè)量電磁干擾影響。因此，該傳感器在瞬態(tài)電磁脈沖檢測(cè)領(lǐng)域中有一定的應(yīng)用前景。



3.光頻率梳
愛爾蘭都柏林城市大學(xué)的E.P.Martin等研究人員利用兩個(gè)增益開關(guān)光頻梳（OFCs）進(jìn)行了雙梳氣相光譜的測(cè)量，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。研究人員對(duì)半導(dǎo)體可調(diào)諧激光器（TL）（波長(zhǎng)為1549.901nm）的外部光注入鎖定相位和自由頻譜范圍（FSR）進(jìn)行了分析，并從射頻（RF）拍頻峰值功率和頻率穩(wěn)定性兩方面來表征RF拍頻頻譜 [3]。研究結(jié)果表明：OFCs中每根梳線最大波長(zhǎng)的波動(dòng)量均為2.5pm，41個(gè)采樣點(diǎn)的射頻梳頻率穩(wěn)定在1KHz之內(nèi)，峰值功率均小于0.3dB。研究人員在661cm單通道氣體池中通過對(duì)硫化氫（H2S）檢測(cè)，證明雙梳狀系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度值為740±160ppmv。綜上所述，上述方案在無(wú)需自動(dòng)反饋控制和手動(dòng)調(diào)整的情況下保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性。



中山大學(xué)的J. Pan等研究人員研制了一種基于硫族芯片的新型激光光譜頻率梳，如圖4所示。他們?cè)O(shè)計(jì)的雙梳光譜系統(tǒng)采用分布式反饋激光器（DFB）在小型芯片上直接泵浦兩個(gè)硫系玻璃（ChG）微諧振腔，產(chǎn)生了含兩個(gè)不同重復(fù)頻率的孤子梳。研究人員將兩個(gè)微梳組合在定向耦合器中，并將組合孤子串分為兩條光傳輸路徑，一條路徑用來與氣室相結(jié)合監(jiān)測(cè)吸收信息，另一條則作為參考路徑。他們將ChG芯片封裝于1×1 cm2區(qū)域內(nèi)（該區(qū)域由20個(gè)具有不同自由光譜范圍（FSR）的微諧振器組成）。他們?cè)O(shè)計(jì)了含兩種不同芯包層結(jié)構(gòu)集成硫族微諧振器的制備工藝，并通過高非線性特性與光刻控制柔性色散特性證明了多功能克爾微梳（包括亮孤子微梳、暗脈沖微梳、拉曼-克爾微梳、帶頻散波的寬帶克爾微梳）的產(chǎn)生機(jī)制，并分析了中紅外克爾梳的未來發(fā)展方向[4]。上述研究方案中研究人員所設(shè)計(jì)的覆蓋范圍為3-5μm的雙梳狀分子光譜頻率梳，在實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)和支持臨床診斷的分子指紋檢測(cè)中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。



4.無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)
暨南大學(xué)的Haide. Wang等研究人員利用特定訓(xùn)練序列（TS）結(jié)構(gòu)輔助數(shù)字信號(hào)處理（DSP）過程使得基于數(shù)字子載波復(fù)用（DSCM）的相干無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）具有低切換延遲特性，可以確保實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)帶寬分配，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示。他們?cè)O(shè)計(jì)的TS結(jié)構(gòu)包括頻偏估計(jì)（FOE）、相位初始化定時(shí)恢復(fù)（TR）、幀同步和基于導(dǎo)頻的載波相位恢復(fù)（CPR）過程，可以幫助DSCM PON快速收斂工作。研究人員應(yīng)用得DSCM偏振復(fù)用（PDM）16QAM相干PON系統(tǒng)中，發(fā)射端包含8路子載波（每路子載波傳輸8Gband信號(hào)），DSCM信號(hào)由光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）到分配到8個(gè)ONU[5]中。研究結(jié)果表明：采用特定TS結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)輔助DSP，在20%軟判決前向糾錯(cuò)（SD-FEC）限制下，接收機(jī)靈敏度為-27 dBm，光功率預(yù)算值為35.5 dB。綜上所述：該方案在100G PON系統(tǒng)建設(shè)中具有一定的參考意義。



5. 激光器
加拿大光電子學(xué)研究中心的G. Liu等研究人員比較了基于砷化銦（InAs）/磷化銦（InP）量子碰撞（QDash）與量子點(diǎn)（QDot）多波長(zhǎng)激光器的鎖模特性和噪聲特性，如圖6所示。研究人員對(duì)上述兩種激光器的波長(zhǎng)、帶寬、閾值電流等基本參數(shù)特征進(jìn)行了研究；他們應(yīng)用的兩種激光器中心波長(zhǎng)分別為1549.2nm和1550.4nm，6 dB梳頻帶寬值分別為12.0nm和11.2nm，通道數(shù)值分別為52和49且光信噪比（OSNR）均大于40 dB。其中，Qdash激光器的閾值電流為51.8 mA，低于Qdot激光器的63.7 mA；當(dāng)輸入電流為480 mA時(shí)，QDash與QDot激光器的輸出功率分別為32.9 mW和28.2 mW（Qdash激光器輸出功率比QDot高16.7%）；Qdash激光器的腔損耗為5.0 cm-1，低于Qdot激光器的7.7 cm-1；QDash和QDot激光器工作在28.36 GHz和28.42 GHz時(shí)出現(xiàn)清晰的單峰，表明在較寬注入電流范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量鎖模，且QDot激光器的重復(fù)頻率可調(diào)性高于QDash激光器，且平均相對(duì)強(qiáng)度噪聲（RIN）和相位噪聲低于QDash激光器。他們采用上述兩類激光器作為光源，并比較了正交幅度調(diào)制（QAM）背對(duì)背傳輸系統(tǒng)中接收光信號(hào)的誤碼率性能[6]。綜上所述，應(yīng)用上述兩種激光器生成低成本、多通道光信號(hào)對(duì)建設(shè)大規(guī)模光網(wǎng)絡(luò)具有一定的參考價(jià)值。



參考文獻(xiàn)：
[1]Jain and J. C. Cartledge, "Analysis of Bandwidth Narrowing in Wavelength Selective Switch Enabled DP-64QAM Systems With Transceiver Noise," in Journal of Lightwave Technology, vol. 41, no. 14, pp. 4590-4597, 15 July15, 2023, doi: 10.1109/JLT.2023.3243864.
[2]J. Zhang, Q. Chen, F. Chen and J. Zhang, "LiNbO3 Optical Waveguide Sensor for Measurement of Electromagnetic Emission," in Journal of Lightwave Technology, vol. 41, no. 13, pp. 4444-4451, 1 July1, 2023, doi: 10.1109/JLT.2023.3258529.
[3]E. P. Martin, S. T. Ahmad, S. Chandran, A. Rosado, A. A. Ruth and P. M. Anandarajah, "Stability Characterisation and Application of Mutually Injection Locked Gain Switched Optical Frequency Combs for Dual Comb Spectroscopy," in Journal of Lightwave Technology, vol. 41, no. 13, pp. 45164521, 1 July1, 2023, doi: 10.1109/JLT.2023.3255550.
[4]J. Pan, D. Xia, Z. Wang, B. Zhang and Z. Li, "Chalcogenide Chip-Based Frequency Combs for Advanced Laser Spectroscopy," in Journal of Lightwave Technology, vol. 41, no. 13, pp. 4065-4078, 1 July1, 2023, doi:10.1109/JLT.2023.3276769.
[5]H. Wang et al., "Fast-Convergence Digital Signal Processing for Coherent PON Using Digital SCM," in Journal of Lightwave Technology, vol. 41, no. 14, pp. 4635-4643, 15 July15, 2023, doi: 10.1109/JLT.2023.3243828.
[6]G. Liu et al., "Mode-Locking and Noise Characteristics of InAs/InP Quantum Dash/Dot Lasers," in Journal of Lightwave Technology, vol. 41, no. 13, pp. 4262-4270, 1 July1, 2023, doi: 10.1109/JLT.2023.3244777.