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05年06月JLT光通訊論文評(píng)析

光纖在線編輯部  2005-08-04 10:40:26  文章來源:自我撰寫  版權(quán)所有,未經(jīng)書面許可嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載.

導(dǎo)讀:

一、網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng):
1. 網(wǎng)絡(luò)部分,仍以O(shè)CDMA開始,本期的幾篇研究論文再次對(duì)OCDMA的諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì),如簡(jiǎn)單分散的網(wǎng)絡(luò)控制,較高的網(wǎng)絡(luò)信息安全性,優(yōu)良的譜效率和靈活的帶寬間隔選擇等予以了高度評(píng)價(jià)。其中Purdue大學(xué)的研究非常有意義,其對(duì)可重構(gòu)OCDMA網(wǎng)絡(luò)里碼序列動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換做了研究?芍貥(gòu)OCDMA是為了適應(yīng)下一代高速網(wǎng)絡(luò)通信提出的,可動(dòng)態(tài)從OCDMA網(wǎng)絡(luò)里上載和下載信息。系統(tǒng)要求碼序列能夠在傳輸中實(shí)現(xiàn)再分配,從而極大的提高了網(wǎng)絡(luò)容量。以前的評(píng)析里曾提到可重構(gòu)WDM-PON,指出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和光交換是其技術(shù)難點(diǎn)。到了可重構(gòu)OCDMA,碼序列的動(dòng)態(tài)分配同樣困難重重,除了要實(shí)現(xiàn)碼序列的多階動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換,還必須解決實(shí)用過程里不斷出現(xiàn)的信息沖突等問題。單就OCDMA網(wǎng)絡(luò)里的碼轉(zhuǎn)換問題,先前的技術(shù)大都依賴于光電轉(zhuǎn)換,但這明顯喪失了系統(tǒng)的光學(xué)透明度,無疑,理想的碼轉(zhuǎn)換應(yīng)該是一種全光的轉(zhuǎn)換。已有研究者利用復(fù)雜的非線性光學(xué)處理實(shí)現(xiàn)了較短長(zhǎng)度時(shí)閾碼序列的全光轉(zhuǎn)換,但其復(fù)雜的操作很難在可重構(gòu)系統(tǒng)中發(fā)揮效力,且技術(shù)僅限于單階轉(zhuǎn)換。本期Purdue的研究在該方面可以說是具有開創(chuàng)性意義的,其基于譜閾相位編碼技術(shù),首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了適用于可重構(gòu)OCDMA系統(tǒng)的多階全光碼轉(zhuǎn)換,且單次轉(zhuǎn)換能耗均低于0.9dB。論文還對(duì)轉(zhuǎn)換引起的信號(hào)失真進(jìn)行了研究,提到采用譜閾相位編碼,可有效抑制信號(hào)失真。該研究涉及到可重構(gòu)OCDMA網(wǎng)絡(luò)的若干技術(shù)難題,對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用具備較高參考價(jià)值。
網(wǎng)絡(luò)方面其它研究主要還有:為了改良一般以路徑保護(hù)共享備用光路徑的傳統(tǒng)方法,臺(tái)灣成功大學(xué)的研究者提出了波長(zhǎng)可重構(gòu)的備用路徑重路由方法,該方法在成功改進(jìn)了阻斷幾率的同時(shí),還有效減小了所需的備用資源。其研究結(jié)果證明使用建議方法可以在動(dòng)態(tài)的環(huán)境下改進(jìn)阻斷幾率,并減少了所需的備用重路由路徑的數(shù)目;德國(guó)Kiel大學(xué)的研究者對(duì)基于多模光纖的10Gb以太網(wǎng)中三種常用電子均衡器做了研究,證明使用非線性-有限推進(jìn)響應(yīng)-判決反饋均衡器(NL-FIR-DFE)比常規(guī)的DFE或線性均衡器可以獲得更優(yōu)越的性能。
2. 系統(tǒng)方面本期有一篇來自瑞典的特邀論文,是關(guān)于全光波前采樣系統(tǒng)(用于波形監(jiān)控)的。其主要使用一峰值功率16W的采樣脈沖在長(zhǎng)度為十米的高非線性光纖中傳輸,利用四波混頻效應(yīng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行波前采樣。其系統(tǒng)在20dB信噪比下,具有瞬時(shí)亞毫瓦的光學(xué)靈敏度,在60nm的大帶寬上具有亞皮秒的時(shí)間靈敏度,性能可謂相當(dāng)優(yōu)越。在介紹自身成果的基礎(chǔ)上,論文還對(duì)全光波前采樣系統(tǒng)提出了一個(gè)全面的性能評(píng)價(jià)體系。并對(duì)現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)偏振獨(dú)立全光采樣的方法做了一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)。論文詳盡的內(nèi)容很具參考價(jià)值。
關(guān)于系統(tǒng)其余研究還有:NTT的研究者利用非同步色散導(dǎo)致的啁啾研制了160Gb/s的自適應(yīng)色散均衡器,既對(duì)80km的色散漂移光纖的色散斜率進(jìn)行了成功補(bǔ)償,也對(duì)40度溫度變化下的色散改變做了補(bǔ)償,這項(xiàng)研究對(duì)提高160Gb/s系統(tǒng)的可靠性上做出了有益貢獻(xiàn);以色列研究者針對(duì)基于WDM的光無線網(wǎng)絡(luò)(可用于城閾網(wǎng)或衛(wèi)星通訊的地對(duì)空基站),主要對(duì)后向散射引起的串?dāng)_進(jìn)行了深入分析,提出了一套分析后向串?dāng)_引起誤碼率的數(shù)學(xué)模型。
二、光纖:
多孔光纖是帶有孔洞的光纖,它沿光纖長(zhǎng)度方向存在幾個(gè)或幾十個(gè)延伸的孔。由于引入孔洞可以獲得非常大折射率差,因此可以獲得比傳統(tǒng)光纖更優(yōu)越的性能。制作上一般是將玻璃管緊密捆扎成一束進(jìn)行拉絲制成光纖,其截面成蜂窩狀,在石英玻璃中形成許多空孔呈周期性存在的結(jié)構(gòu)。多孔光纖里最具代表性的是光子晶體光纖,其可以獲得低損耗、低色散、低非線性等相當(dāng)優(yōu)秀的傳輸特性,F(xiàn)有商用光子晶體光纖一般基于石英玻璃,而本期Southampton大學(xué)的研究者則指出使用非石英玻璃(如硫化物玻璃、亞碲酸鹽玻璃,或重?fù)诫s玻璃等)在某些情況下可具有更加優(yōu)越的性能,例如可以獲得更高的非線性效應(yīng)(或大大降低非線性效應(yīng));在近紅外到中紅外大帶寬內(nèi)保持極低損耗;更獲得更高的稀土摻雜;能保證更低的光子吸收等。該篇論文對(duì)非石英多孔光纖的光(熱)效率、熱導(dǎo)率、光吸收、非線性效應(yīng)、表面張力等性能做了詳盡介紹,特別談到了他們制作多孔光纖的工藝,連具體的工藝參數(shù)(如溫度、壓力、材料等)都有細(xì)節(jié)的介紹,非常有參考價(jià)值。另外作者也討論了基于不同玻璃材料的多孔光纖潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。
此外,韓國(guó)的研究者利用邊界元方法對(duì)光子晶體光纖的色散進(jìn)行了計(jì)算,并設(shè)計(jì)了高色散平坦的光子晶體光纖;日本Keio大學(xué)的研究者針對(duì)漸變折射率的聚合物光纖,分析了光纖彎曲帶來的損耗、數(shù)值孔徑和帶寬變化;加拿大的研究者為深入研究光纖中的自相位調(diào)制和交叉相位調(diào)制效應(yīng)發(fā)展了一種二階微擾的分析方法。
三、無源器件:
元器件方面:Sheffield大學(xué)的研究者基于InP材料制作了電光可調(diào)的深刻蝕的FP濾波器,器件結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊,長(zhǎng)度大約20-40微米左右。并且分別利用量子Stark效應(yīng)和載流子注入效應(yīng)對(duì)微腔濾波器實(shí)現(xiàn)可調(diào)濾波。文章也深入的比較了兩種可調(diào)方案各自的優(yōu)缺點(diǎn);臺(tái)灣成功大學(xué)的研究者基于現(xiàn)有光纖光柵的熱調(diào)制反射光強(qiáng)度譜,運(yùn)用基因算法進(jìn)行優(yōu)化,可以對(duì)光柵周期、長(zhǎng)度、啁啾方向、光柵位置、折射率調(diào)制度等進(jìn)行再優(yōu)化,進(jìn)而可以獲得性能更好的光纖光柵設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試,證明其設(shè)計(jì)方案對(duì)均勻和啁啾的FBG都有效;六點(diǎn)法測(cè)反射率是微波領(lǐng)域常用方法,但在光頻卻沒有相關(guān)研究,本期西班牙的研究者基于集成的多模干涉耦合器,發(fā)展了光頻的六點(diǎn)測(cè)試方法,填補(bǔ)了這一簡(jiǎn)單實(shí)用技術(shù)在光頻上的空白。
集成工藝方面:California大學(xué)的研究者對(duì)基于微縮硅芯片(亞微米尺度)的參量Raman波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換做了研究,證明當(dāng)使用了亞微米的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)后,由于雙光子吸收產(chǎn)生的自由載流子損耗會(huì)被明顯抑制住,而Raman波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的效率卻會(huì)得到大幅提升,非常有應(yīng)用價(jià)值。但研究也指出應(yīng)用過程必須嚴(yán)格控制泵浦光和Stokes光間的相位失配,否則轉(zhuǎn)換帶寬將大幅降低,這無疑也對(duì)器件成本提出了更高的要求。此外,對(duì)光電集成的首選材料SOI,Surrey大學(xué)的研究者提出了一種單模、低偏振依賴性的小截面脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)方案;Utah大學(xué)的研究者使用軟光刻技術(shù)制作了高性價(jià)比的PDMS(一種聚合物材料)波導(dǎo),其損耗大約0.4dB/cm,波導(dǎo)熱穩(wěn)定性良好,但其對(duì)溫度和濕度具有較高的靈敏度,因此在傳感和生物醫(yī)學(xué)方面會(huì)有較大應(yīng)用。
四、有源器件:
放大器方面,McMaster大學(xué)的研究者對(duì)雙包層摻釔光纖放大器,分別對(duì)前向、后向和雙向泵浦,做出了器件的優(yōu)化設(shè)計(jì),并對(duì)各自性能做了深入分析,放大器適用于重復(fù)率為幾十KHZ的納秒脈沖。研究證明對(duì)這樣的放大器,使用后向泵浦能獲得最高的脈沖功率,使用前向泵浦器件可以避免產(chǎn)生泵浦-耦合器損耗,而雙向泵浦可以避免使用高亮度的泵浦源,可見三種工作方式各有各的優(yōu)勢(shì)。研究還指出受激布里淵散射(SBS)能極大程度降低放大效率,在應(yīng)用中必須避免它的影響。對(duì)三種泵浦方式,前向的SBS效應(yīng)最強(qiáng),后向最弱。其設(shè)計(jì)建議使用光纖長(zhǎng)度應(yīng)小于10米,纖芯大于20微米,信號(hào)波長(zhǎng)大于1080nm。比起常用的915nm泵浦光,研究暗示改用976nm可以獲得更高的發(fā)大率,但是泵浦光必須要有嚴(yán)格的波長(zhǎng)控制裝置,否則泵浦光波長(zhǎng)漂移將會(huì)嚴(yán)重惡化輸出光質(zhì)量;半導(dǎo)體放大器方面,倫敦城市大學(xué)的研究者證明使用漸變的波導(dǎo)放大器,通過優(yōu)化漸變斜率,可以利用高階模和基模的干涉作用,獲得更好的輸出光束質(zhì)量。
有源方面其它研究還有:哥倫比亞得研究者基于條狀鈦酸鋰晶體,利用其電光特性,設(shè)計(jì)了電光偏轉(zhuǎn)器,可是實(shí)現(xiàn)8度左右得光束偏轉(zhuǎn),其目標(biāo)是應(yīng)用在偏光A/D轉(zhuǎn)換上;日本科學(xué)院的研究者就光探測(cè)模塊頻率響應(yīng)的測(cè)量提供了一種方案,其關(guān)鍵操作是對(duì)探測(cè)光兩次聲光調(diào)制(使得同一探測(cè)光具有兩個(gè)等強(qiáng)度的頻率分量)。其探測(cè)光使用He-Ne光,因此成本相當(dāng)?shù)停瑥膶?shí)際測(cè)試上看,其對(duì)20MHz范圍內(nèi)的光探測(cè)器模塊的頻率響應(yīng)進(jìn)行了成功的探測(cè),可見其探測(cè)裝置性價(jià)比還是很高的。
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