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2023年12月JLT光通信論文評析

光纖在線編輯部  2024-01-30 09:42:30  文章來源:本站消息  版權所有,未經許可嚴禁轉載.

導讀:2023年12月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章,包括:無線光通信、光柵濾波器、PoF信號監(jiān)測、毫米波生成、數(shù)字解調器、數(shù)字后處理線性方法等。

1/30/2024,光纖在線訊,光纖在線特約編輯:邵宇豐,王安蓉,李文臣,楊林婕,柳海楠,陳超,胡文光,張顏鷺,岳京歌,靳清清。

2023年12月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章,包括:無線光通信、光柵濾波器、PoF信號監(jiān)測、毫米波生成、數(shù)字解調器、數(shù)字后處理線性方法等,筆者將逐一評析。

1、無線光通信
荷蘭埃因霍芬理工大學的Yuchen Song等研究人員通過將光電二極管(PD)陣列和微透鏡陣列集成在單個玻璃轉接板上,設計了一種緊湊型、低成本的無線光通信(OWC)接收器[1],如圖1所示。該結構使用單個玻璃轉接板來避免菲涅爾反射,并將微透鏡的球面朝向激光束,使其能以較小的曲率半徑避免球面全內反射。為了實現(xiàn)高信息吞吐量,接收器采用比開關鍵控更先進的離散多音頻(DMT)調制格式配合PD陣列接收器和跨阻放大器來完成信息收發(fā)過程。研究結果證明:光刻膠微透鏡的收集效率能提升至26.6dB;實現(xiàn)1Gbps無誤碼數(shù)據傳輸?shù)氖瞻l(fā)端失調誤差容限能從±1.1mm擴大到±1.5mm;使用光刻膠微透鏡配合150m孔徑的光電二極管后接收器的視場角保持在±18°,支持低至-0.5dBm的傳輸功率實現(xiàn)10Gbps信號的無誤碼傳輸。綜上所述,該方案為低成本、高速率室內OWC接收機的設計和研制提供了一種參考借鑒方案。



2、光柵濾波器
上海大學Fenglong Liang等研究人員利用絕緣體上硅(SOI)作為光波導平臺設計了一種應用絕熱定向耦合器(ADC)的亞波長多模波導布拉格光柵(SMWG)濾波器[2]。他們在該器件引入了兩種不同寬度的亞波長波紋,采用互補橫向錯位調制(CLMM)對兩側兩個亞波長波紋進行橫向平移,實現(xiàn)了旁瓣抑制型高斯切趾從而獲得較窄帶寬(如圖2所示),并在制備過程中降低了對加工精度的要求。研究結果表明:研究人員在CLMM和ADC輔助構建的SMWG器件上實現(xiàn)了0.51nm帶寬和16.6dB的旁瓣抑制比;在1530~1565nm工作波長范圍內觀察到一個濾波帶,說明該濾波器通過多模耦合在C波段工作波長范圍內實現(xiàn)了不受限制的自由光譜濾波范圍。綜上所述,上述方案為未來硅基光子集成窄帶濾波器的設計和制備提供了一種可行參考方案。



3、PoF信號監(jiān)測
西班牙卡洛斯三世大學的Rubén Altuna等研究人員采用多芯光纖(MCF)針對芯間串擾(XT)現(xiàn)象設計了空分復用(SDM)系統(tǒng)中的光纖傳能(PoF)信號監(jiān)測技術[3],其原理如圖3所示(展示了使用三芯光纖的監(jiān)測過程)。其中,核心1用于傳輸高功率能量信號,核心2傳輸通信信號;XT信號由核心1中的高功率信號產生,并在核心2末端經波分復用器(WDM)與通信信號分離后通過核心3回傳檢測。圖3的下半部分顯示了在無統(tǒng)計濾波算法(左側)和采用統(tǒng)計濾波算法(右側)的情況下,針對不同高功率激光器(HPL)的發(fā)射功率,XT演化對檢測功率的影響。研究人員成功在250m七芯光纖中演示了該技術;其中,中心局(CO)生成的三路復用5G 新無線(NR)光信號以及131mW的PoF信號由七芯光纖傳輸至遠程無線電頭端(RRH)。研究結果表明:監(jiān)測信道能準確跟蹤注入MCF的光功率及RRH的接收光功率;該監(jiān)測技術的應用為未來空分復用型光纖傳能技術提供了參考思路。



4、毫米波生成
西班牙瓦倫西亞大學的M.Botella-Campos等研究人員設計了采用直接調制激光器(DML)的光學相位調制(PM)型毫米波信號生成方案[4],如圖4所示。其中,中心局基帶單元(CO-BBU)生成的信號通過DML進行強度調制(IM),再經PM后被發(fā)送到光帶阻塞濾波器(OBRF)以抑制光載波的產生;經過摻鉺光纖放大器(EDFA)放大后的信號經光帶通濾波器(OBPF)實現(xiàn)光學濾波;光信號經單模光纖鏈路傳輸?shù)竭h程無線電頭端(RRH)后,通過光電探測器(PD)將光信號轉換為電信號,并使用可變光衰減器(VOA)控制接收到的光功率。研究結果表明:該方案可實現(xiàn)光損耗補償并降低自發(fā)輻射噪聲的影響,在系統(tǒng)配置方面具有較高的靈活性和可擴展性,適用于5G及下一代無線網絡中的光纖無線接入和毫米波通信的應用。



5、數(shù)字解調器
西南交通大學的Yue Zhu等研究人員設計了應用傅立葉神經網絡(FTnet)的新型數(shù)字解調器,用于構建正交幅度調制(QAM)的光纖無線(RoF)傳輸系統(tǒng)。其中,F(xiàn)Tnet將Transformer編碼器與傅里葉計算過程相結合,以學習信號波形并從受損接收信號中恢復比特信息流[5],如圖5所示。研究結果表明,在16QAM和64QAM RoF傳輸系統(tǒng)中,該解調器在7%FEC限制(BER=3.8×10-3)條件下可實現(xiàn)約-12.1dBm和-6dBm的接收機靈敏度;采用FTnet數(shù)字解調器優(yōu)于不帶均衡器的傳統(tǒng)數(shù)字解調器(TDD)、帶有最小均方誤差均衡器(TDD-LMS)的傳統(tǒng)數(shù)字解調器和全連接神經網絡(FCNN)數(shù)字解調器,接收機靈敏度分別提高了約6.9dB、1dB和1dB;在3.8×10-3 BER限制下,與TDD-LMS相比,該解調器在6-QAM RoF系統(tǒng)中接收機靈敏度提高了3dB。因為該類新型數(shù)字解調器在不同接收光功率和無線距離下的信號接收性能優(yōu)于采用其他類型解調器,因此理論上它還可以擴展到其他通信領域以完成相關數(shù)字解調任務。



6、數(shù)字后處理線性方法
上海交通大學的Min Ding等研究人員設計了用于光學采樣鏈路的端到端數(shù)字后處理線性化方法;其中包含了全鏈路線性化的調制器和光電探測器(PD),消除了光學采樣鏈路工作帶寬中的相關非線性分量[6]。結合光學采樣鏈路的特點,將光電探測光脈沖的復雜記憶畸變轉化為無記憶畸變,簡化了測量、建模和后處理過程。與傳統(tǒng)相位編碼光學采樣鏈路相比,該設計硬件結構簡單(如圖6所示);通過追蹤和擬合過程,可分別建立調制器和PD的精確校正函數(shù),在數(shù)字域實現(xiàn)線性化采樣結果。為研究非線性效應,研究人員將PD置于飽和區(qū)工作,并將調制指數(shù)為0.5的單音信號應用于正交偏置馬赫-曾德爾調制器中,使諧波被有效抑制22.8dB至59.7dB。在帶寬受限的接收情況下,非線性條件保持不變,64QAM信號的誤差矢量幅度(EVM)從15.23%提升到1.79%。由于工作帶寬內進行了全鏈路非線性校正,一定程度上克服了功率限制影響,因此該方案有望在未來構建可靠數(shù)字化后端的基礎上緩解射頻前端的設計要求。



參考文獻
[1]Song?Y,?Wolny?M,?Li?C,?et?al.?Compact?OWC?Receiver:?Micro-Lens?and?PD?Array?on?Glass?Interposer[J].?Journal?of?Lightwave?Technology,?2023.
[2]Liang F, Zheng S, Zhao X, et al. Narrow-band apodized Bragg grating filters based on SOI platform[J]. Journal of Lightwave Technology, 2023, 41(24): 7418-7423.
[3]Altuna R, López-Cardona J D, Vázquez C. Monitoring of Power Over Fiber Signals Using Intercore Crosstalk in ARoF 5G NR Transmission[J]. Journal of Lightwave Technology, 2023.
[4]Botella-Campos M, Mora J, Ortega B. On the Use of a Directly Modulated Laser in a Phase Modulated-Assisted mmW Signal Generation and Transmission Link[J]. Journal of Lightwave Technology, 2023.
[5]Zhu Y, Ye J, Yan L, et al. A Data-driven Digital Demodulator based on Deep Learning for Radio over Fiber Transmission System[J]. Journal of Lightwave Technology, 2023.
[6]Ding M, Chen X, Jin Z, et al. An end-to-end digital postprocessing linearization method for optical sampling link[J]. Journal of Lightwave Technology, 2023.

關鍵字: PTL JLP 光通信
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