一、光網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)：
　　1.調(diào)制格式：
    在全光網(wǎng)絡(luò)里，經(jīng)常出現(xiàn)多種調(diào)制格式信號(hào)混合傳輸?shù)那闆r。因此實(shí)現(xiàn)不同調(diào)制格式信號(hào)間的轉(zhuǎn)換是非常重要的光學(xué)信號(hào)處理方法。目前已經(jīng)可以容易的實(shí)現(xiàn)各種強(qiáng)度調(diào)制格式之間的轉(zhuǎn)換，例如NRZ-RZ的轉(zhuǎn)換等。然而就強(qiáng)度漂移鍵控對(duì)相位漂移鍵控（ASK-PSK）的轉(zhuǎn)換技術(shù)卻不成熟，已有的少數(shù)相關(guān)報(bào)導(dǎo)均采用了較為復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本期上交大的研究者提出了僅利用一個(gè)半導(dǎo)體光放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)NRZ格式對(duì)二相相移鍵控（BPSK）格式轉(zhuǎn)化的方法。原理很簡(jiǎn)單，作者讓具有一定消光比的NRZ格式信號(hào)作為SOA的輸入，且讓放大器工作于增益飽和區(qū)域，使得“0”獲得比“1”更多的放大，這樣輸出信號(hào)強(qiáng)度的差別將趨向一致，而相位的差異則更加明顯。靠這樣的調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)功耗的格式轉(zhuǎn)化。這樣的系統(tǒng)顯著優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，但顯然需要輸入信號(hào)消光比較低才容易讓輸出信號(hào)強(qiáng)度均一化，對(duì)較大消光比則較難轉(zhuǎn)化。
    在全光網(wǎng)絡(luò)里，不同的調(diào)制格式具有其特殊優(yōu)勢(shì)，從而可以應(yīng)用在不同場(chǎng)合。因此很多研究者希望讓光發(fā)射機(jī)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種調(diào)制格式的信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，以增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性。本期另一篇上交大的論文，就利用一個(gè)具有一對(duì)有MZ干涉臂的MZ干涉儀（即一個(gè)MZ干涉儀的兩臂又各有一個(gè)MZ結(jié)構(gòu)），通過(guò)對(duì)三個(gè)電極驅(qū)動(dòng)和偏置條件的調(diào)節(jié)，可以利用同一個(gè)發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)雙二進(jìn)制碼、歸零信號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（RZ-AMI）和Manchester碼三種格式的調(diào)制發(fā)射。對(duì)雙二進(jìn)制碼，由于譜寬窄，色散公差大，因此很適合DWDM應(yīng)用；而RZ-AMI碼則具有非線(xiàn)性公差大的優(yōu)勢(shì)，因此適合長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)使用；而Manchester碼在傳輸過(guò)程里各字節(jié)功耗均一，因此時(shí)鐘恢復(fù)簡(jiǎn)單，非常適合具有突發(fā)模式的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用。兩個(gè)干涉臂的MZ干涉儀均使用NRZ格式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，兩驅(qū)動(dòng)完全相同，但存在一定時(shí)延。兩干涉臂相位差的加減操作被大干涉儀的偏置電壓控制。因此靠改變兩驅(qū)動(dòng)的時(shí)延和該偏置電壓，可以在三種調(diào)制格式間完成切換，例如當(dāng)時(shí)延為一個(gè)字節(jié)，而設(shè)置偏置電壓使得相差為0的時(shí)候，系統(tǒng)可以輸出雙二進(jìn)制格式信號(hào)。此外作者還特別研究了由于時(shí)延不同引起信號(hào)脈寬可調(diào)的現(xiàn)象。對(duì)雙二進(jìn)制格式，證明存在最佳的脈寬保證最大色散公差。而通過(guò)該時(shí)延調(diào)節(jié)，更可讓RZ-AMI碼脈寬在38-65ps間變化。
    此外，北京郵電大學(xué)的研究者在一個(gè)高非線(xiàn)性光纖里，讓兩路使用不同波長(zhǎng)載波的10Gb/s的DPSK信號(hào)四波混頻，在不使用任何連續(xù)波光源的情況下完成了自泵浦的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。并且作者證明，通過(guò)調(diào)節(jié)兩路DPSK信號(hào)的調(diào)制深度，還可以在一個(gè)新的波長(zhǎng)上混頻生成DQPSK格式的信號(hào)。
    2.OCDMA：
    對(duì)OCDMA系統(tǒng)，在同一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用相同的波長(zhǎng)范圍，不同的用戶(hù)間不僅具有多址干擾，而且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生拍頻噪聲，系統(tǒng)性能退化相當(dāng)嚴(yán)重。關(guān)于拍頻噪聲的影響，本期JLT有很多分析，在之前的評(píng)析中也多次介紹過(guò)。但我們可以發(fā)現(xiàn)，幾乎所有研究都是理論上的，比如建立什么樣的模型分析更精確等。本期有一篇Princeton大學(xué)的研究則是基于實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的，因此更直接，更具實(shí)際意義一些。作者仍基于最典型的二維波長(zhǎng)－時(shí)間編碼的OCDMA系統(tǒng)，且使用了具有4個(gè)波長(zhǎng)，101個(gè)時(shí)間片的載波跳變素?cái)?shù)碼（CHPC）�？偟膩�(lái)看，作者的貢獻(xiàn)就是在實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)了拍頻噪聲真的是影響OCDMA系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素，正如之前理論上預(yù)測(cè)的那樣。對(duì)其測(cè)試系統(tǒng)，在維持10-9的誤碼率要求下，由拍頻噪聲帶來(lái)的功耗能高達(dá)10dB。同時(shí)作者建議在系統(tǒng)里使用時(shí)鐘門(mén)控可以將拍頻噪聲帶來(lái)的功耗降低一半。
    3.WDM：
    目前光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)是要應(yīng)對(duì)日益多樣化的業(yè)務(wù)服務(wù)。而對(duì)WDM-PON而言，由于成本問(wèn)題一直是關(guān)鍵瓶頸，所以，盡量使用少的系統(tǒng)資源去支持日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)成為技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。例如對(duì)多業(yè)務(wù)的WDM-PON，經(jīng)常使用基頻帶信號(hào)做數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，而使用副載波復(fù)用（SCM）信號(hào)實(shí)現(xiàn)廣播式業(yè)務(wù)。而為了降低成本，現(xiàn)在很多研究已經(jīng)能成功實(shí)現(xiàn)用一個(gè)LD同時(shí)對(duì)基頻帶信號(hào)和SCM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。本期韓國(guó)的研究者實(shí)驗(yàn)顯示了這種共享式光源的擴(kuò)展方案，作者使用反射式半導(dǎo)體光放大器（R-SOA），研制了面向雙向WDM-PON的共享式光源，可以同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)上下載以及廣播式發(fā)送等服務(wù)。在每個(gè)ONU，基于基頻帶的數(shù)據(jù)信號(hào)和廣播式SCM信號(hào)可以立即被解調(diào)，與此同時(shí)載波經(jīng)過(guò)R-SOA，以及相應(yīng)的激光器反饋回路，再次應(yīng)用于上載信號(hào)的調(diào)制。這樣不再需要額外的光源。實(shí)驗(yàn)中，用這樣的系統(tǒng)，作者在10km的雙向WDM-PON里成功實(shí)現(xiàn)了20Mb/s（2.2GHz）的SCM廣播式服務(wù)，以及1Gb/s的數(shù)字信號(hào)的上下載運(yùn)作，且上下載信號(hào)都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)性能退化。
    Melbourne大學(xué)的另一篇研究也實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的功能。對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)，DFB激光器發(fā)射的波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)直接信號(hào)調(diào)制后，多波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)AWG復(fù)用后進(jìn)入光纖傳輸。在中心節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)另一個(gè)AWG解復(fù)用信號(hào)，對(duì)每個(gè)ONU，下載信號(hào)經(jīng)過(guò)分束器分為兩部分，一部分直接接入探測(cè)器，另一部分鎖模注入一中心波長(zhǎng)1.5微米的VCSEL激光器內(nèi)，并直接進(jìn)行二次調(diào)制，將上載信號(hào)經(jīng)過(guò)環(huán)路器上載至相應(yīng)ONU。因?yàn)閂CSEL的發(fā)射波長(zhǎng)可以根據(jù)偏置電壓和工作溫度等因素的不同而進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此當(dāng)接受到下載信號(hào)相應(yīng)波長(zhǎng)后，通過(guò)對(duì)該波長(zhǎng)注入鎖定，可以穩(wěn)定發(fā)射相應(yīng)波長(zhǎng)的光，也就是能夠維持在同一個(gè)ONU，上載信號(hào)使用和下載信號(hào)同樣的波長(zhǎng)。當(dāng)然這樣的結(jié)構(gòu)必須謹(jǐn)慎處理分束器的分光比，既能保證接受敏感，也能提供穩(wěn)定的注入鎖定。
    4.全光時(shí)鐘恢復(fù)：
    在光網(wǎng)絡(luò)里，很多應(yīng)用需要嚴(yán)格的時(shí)鐘同步，典型的如OTDM和光分組交換等。因此全光時(shí)鐘恢復(fù)是很重要的信號(hào)再生技術(shù)。而在3R里，信號(hào)再放大和再整形經(jīng)常被稱(chēng)為2R可以一起完成，只有時(shí)鐘再定時(shí)需要特別處理。本期想對(duì)兩篇關(guān)于全光時(shí)鐘恢復(fù)的文章進(jìn)行介紹，他們各有特色。（1）第一篇來(lái)自希臘的研究者，第一次實(shí)現(xiàn)了對(duì)160Gb/s及更高調(diào)制速率信號(hào)的瞬時(shí)時(shí)鐘恢復(fù)。首先信號(hào)經(jīng)過(guò)FP濾波器（FPF），以部分填充數(shù)據(jù)流中的“0”，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)。之后信號(hào)經(jīng)過(guò)高非線(xiàn)性光纖（HNLF）和帶通濾波器（OBPF），利用自相位調(diào)制（SPM）效應(yīng)來(lái)作功率限制，以消除經(jīng)過(guò)FPF時(shí)信號(hào)大范圍的強(qiáng)度變化。在使用的時(shí)候，作者設(shè)計(jì)HNLF和OBPF中心波長(zhǎng)盡量一致，以便為濾波提供低閾值的傳遞函數(shù)。由于利用的是SPM效應(yīng)，因此時(shí)鐘恢復(fù)幾乎是即時(shí)的，作者指出該系統(tǒng)甚至可以對(duì)640Gb/s的高速信號(hào)做時(shí)鐘恢復(fù)。（2）第二篇來(lái)自華中科技大學(xué)的研究者，他們主要是針對(duì)NRZ-DPSK格式的信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)。相比強(qiáng)度調(diào)制，NRZ-DPSK信號(hào)在強(qiáng)度上是均勻的，因此根本不包括時(shí)鐘成分，不能直接進(jìn)行任何針對(duì)強(qiáng)度的濾波。因此以前對(duì)NRZ-DPSK信號(hào)全光的時(shí)鐘恢復(fù)還沒(méi)有特別報(bào)導(dǎo)，這里作者的思路其實(shí)還是先將NRZ-DPSK信號(hào)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度調(diào)制的信號(hào)，再進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)。首先讓NRZ-DPSK信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)干涉計(jì)（具有梳狀濾波的功能），轉(zhuǎn)化為偽歸零（PRZ）的強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過(guò)主要由注入鎖模SOA光纖激光器組成的全光時(shí)鐘恢復(fù)單元提取時(shí)鐘信號(hào)。實(shí)驗(yàn)中，作者對(duì)20Gb/s的NRZ-DPSK信號(hào)，成功恢復(fù)出消光比10dB左右的時(shí)鐘信號(hào)。
二、有源器件：
    1.半導(dǎo)體激光器：
    （1）韓國(guó)研究者在VCSEL輻射面上制作了微透鏡，可以讓輸出光斑尺寸聚焦，提高對(duì)光纖的耦合效率。作者采用AlGaAs–GaAs作為VCSEL激光器的分布反饋Bragg鏡，利用AlGaAs較慢的氧化率，采用濕法氧化的工藝有選擇的進(jìn)行氧化，進(jìn)而形成微透鏡的效果。而且這樣的工藝也很容易陣列化的在表面形成微透鏡，且工藝簡(jiǎn)單，可一次成型；（2）由于老一代的10Gb/s系統(tǒng)通常使用300腳的模塊設(shè)計(jì)，因此對(duì)光發(fā)射模塊，小尺寸低驅(qū)動(dòng)是應(yīng)用的目標(biāo)。本期韓國(guó)的研究者使用InGaAlAs多量子阱結(jié)構(gòu)做有源區(qū)，以InGaAsP為主要材料做Bragg反射鏡，制作了1.3微米附近輻射的DBR激光器，其結(jié)構(gòu)非常緊湊，有源區(qū)僅75微米長(zhǎng)，在14mA的峰對(duì)峰驅(qū)動(dòng)電流下，能夠保證輸出功率在3dBm左右，這樣的光源可穩(wěn)定應(yīng)用在10Gb/s系統(tǒng)中。
    2.調(diào)制器：半導(dǎo)體或聚合物做調(diào)制器相比鈮酸鋰材料可能實(shí)現(xiàn)低成本、低驅(qū)動(dòng)電壓、低插損、大帶寬和易啁啾調(diào)制等優(yōu)勢(shì)。但通常這些集成材料電光系數(shù)較低，要做電光調(diào)制必須作適當(dāng)處理。本期California大學(xué)的研究者基于不摻雜的GaAs–AlGaAs材料，在電極區(qū)域附近，剝離了波導(dǎo)襯底，這樣可以直接在波導(dǎo)兩側(cè)鍍電極，因此僅使用很小的電壓（3.7V）就可以形成非常強(qiáng)的電場(chǎng)（因?yàn)檫@里波導(dǎo)只有1.94微米厚）。
三、無(wú)源器件：
    （1）芬蘭研究者基于SOI材料設(shè)計(jì)制作了3dB耦合器，其特點(diǎn)是對(duì)兩臂采用優(yōu)化的不對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，使得器件具有絕熱特性；（2）香港科大的研究者采用硅納米線(xiàn)波導(dǎo)制作了兩個(gè)垂直交叉的多模干涉（MMI）耦合器，即兩個(gè)MMI十字交叉，存在一個(gè)共同傳輸區(qū)域，對(duì)通常波導(dǎo)，這樣做盡管結(jié)構(gòu)緊湊，且能實(shí)現(xiàn)二維互聯(lián)，可是必定串?dāng)_明顯。而現(xiàn)在由于使用了納米硅波導(dǎo)，大大縮小了干擾的可能，使得串?dāng)_幾乎可以忽略，且由于交叉帶來(lái)的額外插損也只有0.4dB；（3）朗訊的研究者在AWG的輸入端加入一個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的三波導(dǎo)耦合器，以便在入射端形成三個(gè)的像，對(duì)應(yīng)在每個(gè)輸出端也形成三個(gè)像斑，利用AWG輸出空間位置對(duì)波長(zhǎng)的線(xiàn)性特性，在頻譜上，表象為每個(gè)波長(zhǎng)是三個(gè)子波長(zhǎng)高斯譜的疊加，進(jìn)而形成一個(gè)平頂分布的頻譜。其實(shí)類(lèi)似的思想以前早就有過(guò)，只不過(guò)這里換了一下實(shí)現(xiàn)方式而已。最終頻譜1dB對(duì)20dB帶寬的比值為0.62，即頻譜響應(yīng)接近理想矩形，這樣作可以放寬系統(tǒng)對(duì)激光器波長(zhǎng)穩(wěn)定的要求。