1.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與傳輸:
Bell實(shí)驗(yàn)室的研究者對(duì)下一代100Gb以太網(wǎng)(100GbE)的實(shí)現(xiàn)方案做了研究。作者指出對(duì)短距離接入,比較理想是采用10×10Gb/s的復(fù)用,傳輸使用大數(shù)值孔徑的多模光纖(MMF)。并使用廉價(jià)的垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)做光源,因此工作波長(zhǎng)為850nm;而對(duì)10km左右的中等傳輸距離,作者認(rèn)為比較理想的是采用4×25Gb/s的復(fù)用,不需使用放大器,工作波長(zhǎng)為1310nm,使用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SSF)。光源可以選擇直接調(diào)制激光器(DML)和電吸收調(diào)制激光器(EML)兩種;而對(duì)40km以上的長(zhǎng)距離傳輸,則只能使用EML做光源,且必須使用放大器。本文作者對(duì)0-40km傳輸距離,4×25Gb/s的100GbE做了系統(tǒng)研究,其工作波長(zhǎng)1310nm,僅在接受前使用了一個(gè)半導(dǎo)體光放大器(SOA)作為預(yù)放。作者在考慮滿足IEEE標(biāo)準(zhǔn)要求,研究滿足誤碼率(BER)低于10-12情況下的系統(tǒng)要求。文章里面做了許多表格,分析在不同輸入?yún)?shù)下的傳輸性能,例如EML的消光比為4dB時(shí),實(shí)現(xiàn)10-12 BER要求需要保證傳輸?shù)墓庑旁氡龋∣SNR)高于29.5dB,而輸出信號(hào)的功率應(yīng)高于10dB;而當(dāng)激光器消光比為10dB時(shí),則只需要保證OSNR高于22.9dBm,但輸出信號(hào)功率則應(yīng)高于13.2dBm。
日本Nara大學(xué)的研究者對(duì)多域WDM網(wǎng)絡(luò)里光路徑動(dòng)態(tài)建立方案建立做了研究。作者的目標(biāo)是在不使用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的前提下,實(shí)現(xiàn)低阻塞概率的光路徑建立。對(duì)此類問(wèn)題,通常的方法是對(duì)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)按優(yōu)先權(quán)排序。再選擇空閑波長(zhǎng)建立連接。但作者指出該方法無(wú)法頻繁的對(duì)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更新,進(jìn)而引起系統(tǒng)性能惡化。對(duì)此作者進(jìn)行了改進(jìn),在對(duì)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)排序時(shí),不僅記錄波長(zhǎng)使用信息,而且邊界節(jié)點(diǎn)的信息也被記錄。通過(guò)邊界節(jié)點(diǎn)信息,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)使用信息可以被精確計(jì)算,然后參考波長(zhǎng)使用信息和計(jì)算精度來(lái)排序。作者證明其改進(jìn)方法相比傳統(tǒng)方法在動(dòng)態(tài)路徑建立上,能將阻塞概率降低60%左右。能有效提高多域WDM網(wǎng)絡(luò)效率和性能。
和上面類似的研究思路本期也出現(xiàn)在西班牙研究者就光突發(fā)模式交換(OBS)系統(tǒng)的研究中。在OBS網(wǎng)絡(luò)里,為了動(dòng)態(tài)路由突發(fā)數(shù)據(jù)包,避免阻塞,也有一個(gè)常見(jiàn)的研究思路是專門(mén)使用突發(fā)控制數(shù)據(jù)包,在突發(fā)數(shù)據(jù)即將到達(dá)時(shí),通過(guò)控制數(shù)據(jù)的時(shí)間偏離來(lái)提前預(yù)約節(jié)點(diǎn)。作者同樣指出以往的單向預(yù)約機(jī)制有問(wèn)題,即高優(yōu)先權(quán)的路徑必然產(chǎn)生更大的時(shí)間偏離,造成強(qiáng)者愈強(qiáng),弱智愈弱的不公平現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞系統(tǒng)穩(wěn)定。因此作者提出了一種固定點(diǎn)近似算法,來(lái)產(chǎn)生均勻的時(shí)間偏離,改善了路徑分配的公平性,降低了阻塞率。
德國(guó)研究者對(duì)無(wú)色散補(bǔ)償長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)做了研究。作者在接收端采用電子色散補(bǔ)償?shù)淖畲笏迫还烙?jì)(MLSE)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)消除色散的影響。作者研究比較了Viterbi算法和模板匹配(TM)算法兩種MLSE均衡方案,后者是對(duì)前者的簡(jiǎn)化。作者證明當(dāng)噪聲呈高斯分布時(shí),Viterbi-MLSE算法最為高效。在綜合考慮色散和最大傳輸距離兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)后,作者認(rèn)為綜合性能直接與MLSE算法的階數(shù)相關(guān)。當(dāng)選擇64態(tài)Viterbi-MLSE算法時(shí),基于SSF傳輸,對(duì)10Gb/s傳輸速率無(wú)色散補(bǔ)償?shù)淖畲髠鬏斁嚯x可以達(dá)到928km,當(dāng)使用40Gb/s傳輸速率時(shí),可實(shí)現(xiàn)58km的最大無(wú)補(bǔ)償傳輸。作者的系統(tǒng)使用了最小漂移鍵控(MSK)的調(diào)制格式,作者指出該格式結(jié)合MLSE算法在與差分相位漂移鍵控(DPSK)具有相當(dāng)色散、非線性抑制能力下,也可以最有效的抑制自發(fā)輻射噪聲(ASE)的影響。
荷蘭研究者就基于MMF的微波光子學(xué)(RoF)傳輸系統(tǒng)做了理論和實(shí)驗(yàn)研究。為了抑制使用MMF的模間色散損傷,作者使用了全光倍頻(OFM)的方案。為了實(shí)現(xiàn)OFM,作者基于諧波頻率發(fā)生的原理,使用了基于延時(shí)干涉儀的周期性濾波器來(lái)完成頻率對(duì)強(qiáng)度調(diào)制的轉(zhuǎn)換。換句話說(shuō),作者能夠在僅使用一個(gè)激光源和低頻電子元件的情況下,通過(guò)OFM來(lái)傳輸更高的微波信號(hào),并有效抑制了模間色散損傷。當(dāng)傳輸速率分別為60Mb/s和120Gb/s時(shí),傳輸頻率23.7GHz的64-QAM射頻信號(hào),使用MMF均能實(shí)現(xiàn)4.4km的較長(zhǎng)傳輸距離。而兩個(gè)傳輸速率下的誤差向量幅度(EVM)值分別低于4%和4.8%。
2.全光時(shí)鐘恢復(fù)系統(tǒng):
加拿大研究者為光網(wǎng)絡(luò)突發(fā)模式傳輸提供了一種時(shí)鐘恢復(fù)方案。在發(fā)射端,作者使用DML做光源,利用DML信號(hào)由“1”對(duì)“0”轉(zhuǎn)換時(shí)的馳豫振蕩作為時(shí)鐘信號(hào)的報(bào)時(shí)音。在接收端,信號(hào)被光電二極管(PD)接收后被轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。然后電子信號(hào)被分為兩路,一路用于正規(guī)信號(hào)解調(diào),另一路用于時(shí)鐘恢復(fù)。對(duì)于時(shí)鐘恢復(fù)這一路,經(jīng)過(guò)電流放大器放大,被連接到一個(gè)注入鎖模振蕩器(ILO)中。根據(jù)注入電流,ILO恢復(fù)出了時(shí)鐘信息,輸出正弦時(shí)鐘電壓信號(hào)。之后再經(jīng)過(guò)一個(gè)電子延時(shí)模塊,以便補(bǔ)償由于誤差導(dǎo)致的時(shí)鐘與信號(hào)失配。最后放大后的信號(hào)和恢復(fù)的時(shí)鐘共同經(jīng)過(guò)一個(gè)觸發(fā)器恢復(fù)出數(shù)據(jù)信息?偟膩(lái)看,作者的設(shè)計(jì)在發(fā)射端使用了廉價(jià)的DML,在接收端使用電子元件完成時(shí)鐘恢復(fù),沒(méi)有使用額外的光電元件,因此最大的優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單,具有明顯價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
葡萄牙研究者則對(duì)基于兩斷增益耦合分布反饋激光器(TS-DFB)的全光時(shí)鐘恢復(fù)系統(tǒng)做了研究,重點(diǎn)考察該系統(tǒng)工作性能。為了提高靈敏度,作者使用的TS-DFB利用注入鎖定效應(yīng)工作在相干模式,但該工作模式對(duì)波長(zhǎng)漂移和偏振變化卻比較敏感,因此還需要波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件來(lái)改善穩(wěn)定性。作者提供了一種一階帶通濾波器模型來(lái)表征相位噪聲的影響,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的精確性。作者證明對(duì)該類型時(shí)鐘恢復(fù)系統(tǒng),定時(shí)抖動(dòng)直接與相位噪聲功率譜密度相關(guān)。但具有較低截至頻率的相位噪聲傳遞函數(shù)卻并不能貢獻(xiàn)較低的定時(shí)抖動(dòng)。
3.波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換:
Southern California大學(xué)的研究者設(shè)計(jì)制作了一個(gè)偏振不敏感的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。系統(tǒng)分為兩部分,首先入射信號(hào)和一路連續(xù)波(CW)探測(cè)信號(hào)共同經(jīng)過(guò)一個(gè)SOA,利用交叉偏振調(diào)制(XpolM)效應(yīng)將信號(hào)由強(qiáng)度調(diào)制轉(zhuǎn)化為偏振調(diào)制。第二部分是一個(gè)周期性極化的鈮酸鋰晶體(PPLN)。PPLN起到差頻發(fā)生(DFG)和二次諧波發(fā)生器(SHG)的作用。由于PPLN作波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換是偏振高度敏感的,因此將第一部分的輸出信號(hào)作為PPLN波導(dǎo)的泵浦信號(hào),與另外一路CW載波作用共同輸入,可以將偏振態(tài)的變化精確反應(yīng)在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率的變化上。經(jīng)過(guò)DFG過(guò)程,獲得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后的強(qiáng)度信號(hào)輸出。通過(guò)二階設(shè)計(jì),作者實(shí)驗(yàn)顯示了對(duì)2.5Gb/s信號(hào),可以將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的偏振敏感性降低到1dB以下。同時(shí)作者證明,如第一階用高非線性光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)XpolM,則可以對(duì)10Gb/s的較高調(diào)制速率信號(hào)完成偏振不敏感波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。
此外,加拿大研究者則對(duì)使用SOA和延時(shí)干涉儀結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng),噪聲傳遞特性做了研究。證明噪聲傳遞對(duì)SOA的增益飽和效應(yīng)高度依賴。
4.光器件與工藝:
西班牙研究者對(duì)光刻工藝中的掩膜校準(zhǔn)過(guò)程做了研究。對(duì)接觸式或接近式的掩膜板曝光,需要將掩膜板與芯片精確對(duì)準(zhǔn),特別對(duì)那些需要多次套刻的系統(tǒng),對(duì)準(zhǔn)要求更高。為此,通常是依靠將二維零位光柵編碼和寄存光輸出信號(hào)重疊,來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)準(zhǔn)的。作者指出由于集成器件小型化的趨勢(shì),要求掩膜對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到納米量級(jí)。然而受到衍射極限的限制,通常難以獲得很高精度的對(duì)準(zhǔn)。為此,作者使用基因算法優(yōu)化設(shè)計(jì)了二維碼形,使得對(duì)衍射的公差得到提高,有利于獲得高精度掩膜校準(zhǔn)。
此外,加拿大研究者制作了大調(diào)制帶寬的Raman光纖激光器,可以實(shí)現(xiàn)從1075到1135nm,帶寬60nm的可調(diào)發(fā)射,對(duì)6.5W的泵浦功率,能夠獲得高達(dá)5W的Stokes轉(zhuǎn)換輸出;新加坡研究者則就ASE噪聲對(duì)主動(dòng)鎖模激光器性能的影響做了分析;臺(tái)灣大學(xué)的研究者使用Cr4+:YAG晶體光纖制作了超連續(xù)的ASE發(fā)生器,并證明發(fā)射效率直接與晶體光纖芯層直徑相關(guān);北海道大學(xué)研究者優(yōu)化設(shè)計(jì)了三角空氣硅接觸界面的光子晶體光纖,極大降低了波導(dǎo)傳輸損耗;意大利研究者討論了通過(guò)表面稀釋和光纖包層局域或全部脫膜等方法制作啁啾光纖光柵的問(wèn)題,并探討了該類型器件在傳感和通訊的可能應(yīng)用;加拿大研究者利用迭代優(yōu)化的方法設(shè)計(jì)了折射率變化大的強(qiáng)限制波導(dǎo)光柵;日本Hosei大學(xué)的研究者理論設(shè)計(jì)了高性能的偏振轉(zhuǎn)換器,然而該器件核心結(jié)構(gòu)是一個(gè)三角形截面的波導(dǎo),這種波導(dǎo)在工藝上很難精確實(shí)現(xiàn)。
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