6/03/2024，光纖在線訊，光纖在線特約編輯，邵宇豐，王安蓉，胡文光，陳超，楊林婕，柳海楠，李文臣，靳清清，岳京歌，張顏鷺。

        2024年4月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光纖無線通信、光纖放大器、相干光通信、光延遲線、光柵耦合器、傳感器等，筆者將逐一評(píng)析。

1、光纖無線通信
印度理工學(xué)院的Sreeraj S. J等研究人員設(shè)計(jì)了一種四倍頻多通道毫米波光纖無線通信系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)采用雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器（DPMZM）調(diào)制攜帶數(shù)據(jù)信息的中頻信號(hào)，在密集波分復(fù)用信道中可以實(shí)現(xiàn)256QAM調(diào)制，并在基帶單元（BBUs）中使用單倍率調(diào)制器，將所有信道在遠(yuǎn)程無線單元處（RRHs）上變頻到26.4GHz[1]。研究結(jié)果表明：在雙邊帶和單邊帶的多通道應(yīng)用中，該系統(tǒng)符合3GPP規(guī)定的誤差矢量幅度限制要求，支持在2公里光纖上實(shí)現(xiàn)256QAM調(diào)制信號(hào)傳輸。因此，該方案為多扇區(qū)天線部署型模擬光纖無線前傳系統(tǒng)的建設(shè)提供了經(jīng)濟(jì)可行的參考思路。



2、光纖放大器
北京郵電大學(xué)的Jiaqi Wang等研究人員設(shè)計(jì)了一種單環(huán)均勻摻鉺環(huán)芯光纖（RC-EDF），并在溝槽輔助下實(shí)現(xiàn)了高模態(tài)增益和低差分模態(tài)增益（DMG）的軌道角動(dòng)量（OAM）放大模式，測試系統(tǒng)如圖2所示[2]。研究結(jié)果表明：該裝置可支持4個(gè)OAM模式組同時(shí)工作；放大后OAM模式的強(qiáng)度和相位畸變可忽略不計(jì)，表明增益過程穩(wěn)定有效；RC-EDF放大器在C波段14種OAM放大模式下可獲得大于23dB的高模態(tài)增益和小于1dB的低DMG。綜上所述：該設(shè)計(jì)方案有助于實(shí)現(xiàn)長距離OAM模式的大容量、低復(fù)雜度多輸入多輸出（MIMO）的多路復(fù)用（MDM）系統(tǒng)應(yīng)用。



3、相干光通信
廣東工業(yè)大學(xué)的Xulin Gao等研究人員設(shè)計(jì)了采用電光相位反饋加密的相干光通信系統(tǒng)，如圖3所示。信號(hào)發(fā)射端以連續(xù)波（CW1）激光器作為載波源發(fā)射1550.1 nm的光束；任意波形發(fā)生器（AWG）生成40Gb/s的同相和正交（IQ）信號(hào)分量，驅(qū)動(dòng)光學(xué)多碼型發(fā)射器（OMFT生成了雙偏振正交相移鍵控（DP-QPSK）信號(hào)；在光正交相移鍵控（QPSK）信號(hào)的兩個(gè)偏振態(tài)上實(shí)施電光反饋加密和相位置亂[3]。研究結(jié)果表明：該方案支持在180公里光纖跨度上傳輸40 Gb/s DP-QPSK信號(hào)，同時(shí)具備與商業(yè)光纖網(wǎng)絡(luò)的兼容性；無需額外混沌同步和密鑰分配過程，相關(guān)裝備支持以可插拔的方式運(yùn)行；其中，可變參數(shù)商業(yè)硬件的使用提供了寬泛的密鑰分發(fā)空間，有潛力為未來相干光通信中的硬件加密過程提供高效、簡潔的解決方案。因此，該系統(tǒng)具有的高保密性和魯棒性特征為保障高速極化復(fù)用遠(yuǎn)距離相干光通信系統(tǒng)的安全提供了潛在解決方案。



4、光延遲線
長春理工大學(xué)的Lili Zhu等研究人員設(shè)計(jì)了適應(yīng)于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的新型多反射鏡陣列光延遲線（MMAODL）結(jié)構(gòu)，如圖4所示。該結(jié)構(gòu)主要由激光準(zhǔn)直器（LC）、轉(zhuǎn)盤（RD）、多反射鏡陣列（MMA）、角錐棱鏡（CP）和平面鏡（PM）組成；采用RD和MMA替代了傳統(tǒng)光延遲線（ODL）中正多面體反射鏡陣列；采用CP和PM結(jié)構(gòu)替代了傳統(tǒng)型透鏡和PM結(jié)構(gòu)，增加了MMAODL的工作角度（兼容支持更大的時(shí)間延遲）[4]。研究結(jié)果表明： MMAODL的工作角度為13°，理論延遲時(shí)間228.71ps，實(shí)際工作延遲時(shí)間228.47ps，掃描頻率533Hz。綜上所述：該類延遲線的設(shè)計(jì)能在一定程度上滿足太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)長延遲時(shí)間和高掃描頻率的要求，在光學(xué)探測領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。



5、光柵耦合器
香港中文大學(xué)的Xuetong Zhou等研究人員利用中心對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種垂直型寬帶光柵耦合器（PVBGC），如圖5所示；該器件基于中心腔鏡像對稱內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成了許多中心對稱腔；不同工作波長光在其中發(fā)生臨界耦合，并被限制在中心對稱腔中；受到約束的光在腔中來回反射，縮短了光柵相互作用長度，有助于增加工作帶寬；利用遺傳算法，針對光柵中凹槽和齒的寬度及蝕刻深度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[5]。研究結(jié)果表明：該器件的耦合效率為4.6dB，1dB帶寬為121nm；在1dB帶寬內(nèi)背向反射值低于9dB（最小背向反射值為23dB）。因?yàn)樵撈骷�易于制造，能夠在粗波分�?fù)用系統(tǒng)中應(yīng)用，并結(jié)合使用空分復(fù)用型多芯光纖增加了工作波長數(shù)量和傳輸容量。



6、傳感器
哈爾濱工程大學(xué)的Chupeng Lu等研究人員采用包層再生長周期光纖光柵（CR-LPFG）設(shè)計(jì)了一種分段折射型傳感器，如圖6所示。CR-LPFG由單模光纖（SMF）和多模光纖（MMF）組成（制作過程包含精密拼接和CO2激光拋光）。在CO2 激光拋光過程中，MMF的原有包層完全去除后將形成新的折射率層；通過增強(qiáng)折射率調(diào)制來暴露更強(qiáng)的漸逝場以增強(qiáng)傳感性能。此外，傳感器在1.3805RIU處發(fā)生模式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)靈敏度分段，適用于各種復(fù)雜情況[6]。研究結(jié)果表明：在1.3321RIU~1.3605RIU、1.3605RIU~1.3858RIU、1.3858RIU~1.4190 RIU范圍內(nèi)，折射率靈敏度分別為396.39nm/RIU、1878.60 nm/RIU和663.32 nm/RIU。該類傳感器具有結(jié)構(gòu)緊湊和成本較低的優(yōu)勢，能夠在光領(lǐng)域傳感器的更多應(yīng)用領(lǐng)域中得以應(yīng)用。



參考文獻(xiàn)
[1]S. J. Sreeraj, B. Lakshman, R. Ganti, D. Koilpillai, A. Nirmalathas and D. Venkitesh, "Experimental Demonstration of Multi-Channel Frequency Quadrupling for Analog Optical Fronthauling," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 36, no. 8, pp. 551-554, 15 April15, 2024, doi: 10.1109/LPT.2024.3365217. 
[2]J. Wang et al., "Amplification of Multi-Order OAM Modes With High Gain and Low Differential Modal Gain," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 36, no. 7, pp. 496-499, 1 April1, 2024, doi: 10.1109/LPT.2024.3371496.
[3]X. Gao et al., "40 Gb/s Secure Coherent Optical Communication Based on Electro-Optic Phase Feedback Encryption," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 36, no. 7, pp. 481-484, 1 April1, 2024, doi: 10.1109/LPT.2024.3371515.
[4]L. Zhu?et al., "Multi-Period Fast Rotating Optical Delay Line With 228.47 ps Delay Time," in?IEEE Photonics Technology Letters, vol. 36, no. 7, pp. 492-495, 1 April1, 2024, doi: 10.1109/LPT.2024.3371498.?
[5]X. Zhou, Y. Wang, Z. Zhang and H. K. Tsang, "Resonance-Enhanced Wideband Grating for Efficient Perfectly Vertical Coupling," in?IEEE Photonics Technology Letters, vol. 36, no. 8, pp. 555-558, 15 April15, 2024, doi: 10.1109/LPT.2024.3379551.
[6]C. Lu?et al., "Sectional Sensitivity in RI Sensor During Mode Transition With Regenerative Cladding Layer," in?IEEE Photonics Technology Letters, vol. 36, no. 8, pp. 575-578, 15 April15, 2024, doi: 10.1109/LPT.2024.3380028.?