一、信號調(diào)制技術(shù)：
    差分相移鍵控（DPSK）由于是對相位進(jìn)行調(diào)制的信號格式，因此對40Gb/s以上的高速調(diào)制，在保持常數(shù)強度包絡(luò)的同時，能夠有效抑制非線性損傷對信號的影響。但該調(diào)制格式以0和π的相位變化來表征數(shù)值信號“0”和“1”的差異，因此仍是一種典型的二進(jìn)制調(diào)制，信號的頻譜效率仍不高。如要將DPSK的頻譜效率提高，可以有兩種方案，一是與偏振復(fù)用結(jié)合，二是進(jìn)行雙二進(jìn)制的DQPSK進(jìn)化，依靠兩種方法，都可以將頻譜效率翻倍，讓每symbol承載2字節(jié)信息。相比之下DQPSK更有競爭力，因為多進(jìn)制調(diào)制比二進(jìn)制調(diào)制具有更窄的信號頻譜，要知道信號的色散損傷與譜寬的平方成正比，因此多進(jìn)制調(diào)制的DQPSK能大幅度提高DPSK對色散、PMD以及非線性的公差。此外，偏振復(fù)用系統(tǒng)對偏振敏感，受PMD變化影響也較大。當(dāng)然，如果能將偏振復(fù)用與DQPSK相結(jié)合，那將獲得最高的頻譜效率，在一個symbol承載4字節(jié)的信息。
    近幾期的PTL和JLT頻繁的出現(xiàn)偏振復(fù)用和DQPSK的研究，因此我在上面簡要總結(jié)了一下相關(guān)技術(shù)背景。本期關(guān)于信號調(diào)制格式的研究，也不外乎圍繞這些主題展開。
   本期意大利研究者就相干偏振復(fù)用的DQPSK系統(tǒng)檢測做了研究。相干探測相比直接探測復(fù)雜很多，但該方法卻特別適合具有偏振復(fù)用的DQPSK解調(diào)應(yīng)用，因為可以有效利用相干探測高光學(xué)增益以及能夠?qū)ο辔惶綔y的特性，對該調(diào)制格式做高靈敏的探測解調(diào)。并且在對相位檢測后，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后，可以直接經(jīng)過數(shù)字信號處理DSP模塊進(jìn)行對信號的電子偏振解復(fù)用，因此大大簡化了系統(tǒng)，且可以結(jié)合使用電子色散補償來抑制偏振模式色散的影響，降低了系統(tǒng)光學(xué)要求。因此偏振復(fù)用＋DQPSK＋相干檢測是40Gb/s以上系統(tǒng)最佳組合方案。本期作者對25Gb/sDPSK先后經(jīng)過偏振復(fù)用＋DQPSK進(jìn)化后，得到了100Gb/s的信號，之后作者對信號的相干解調(diào)進(jìn)行了研究測試。作者使用四個單邊光電二極管進(jìn)行檢測，而依靠電子信號處理來消除信號損傷，比起通常相干探測方案在獲得相當(dāng)性能前提下，具有低成本優(yōu)勢。
      Bell實驗室研究者對40Gb/s相干偏振復(fù)用QPSK與10Gb/sNRZ混合傳輸系統(tǒng)的非線性公差做了研究。作者對不同的系統(tǒng)做了比較。首先對20Gb/sQPSK信號和40Gb/s偏振復(fù)用的QPSK信號做了比較，證明由于偏振復(fù)用會讓QPSK信號Q2因子下降2dBm左右；對1600km的系統(tǒng)，單波長偏振復(fù)用QPSK信號，受非線性影響變化不大，但在結(jié)合了波分復(fù)用后，系統(tǒng)非線性公差會隨著輸入功率增大快速下降；使用了40Gb/s偏振復(fù)用QPSK和10Gb/sNRZ信號的混合系統(tǒng)，Q2因子相比單純使用40Gb/s偏振復(fù)用QPSK信號時會下降4dBm左右。
     加拿大研究者則對20Gb/s的DQPSK調(diào)制和探測做了實驗研究。通常要實現(xiàn)DQPSK格式調(diào)制，需要經(jīng)過預(yù)編碼和編碼轉(zhuǎn)換兩個步驟，這里作者在編碼步驟上，使用的是一個雙驅(qū)動的Mach–Zehnder干涉儀。信號解調(diào)時，先經(jīng)過一個0.25nm的帶通濾波器，再使用延時干涉儀完成對相位信號的解調(diào)。作者的系統(tǒng)接收靈敏度為32.25dBm左右，這是一個比較高的數(shù)值。
     除了DQPSK，光正交頻分復(fù)用（OFDM）是另一個能對色散、非線性損傷起到良好抑制作用的信號調(diào)制格式。澳大利亞研究者本期報導(dǎo)了其相干OFDM系統(tǒng)的研究結(jié)果，作者建議的系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶要求動態(tài)調(diào)節(jié)信號傳輸?shù)谋忍芈�，同時能夠通過對負(fù)載功率的優(yōu)化調(diào)節(jié)來改進(jìn)系統(tǒng)性能。
二、電子色散補償
    對中長接入距離的光接入傳輸系統(tǒng)，光纖色散是引起信號展寬，導(dǎo)致誤碼的最根本原因，因此對光接入系統(tǒng)，補償色散是最重要的環(huán)節(jié)之一。對色散補償又分光學(xué)補償和電子補償兩類。光學(xué)補償是采用光學(xué)方法對信號色散進(jìn)行補償，常見的元件有聲光光學(xué)元件、可調(diào)光纖光柵、色散補償光纖、液晶等。光學(xué)方法補償徹底，可調(diào)范圍大，經(jīng)常能實現(xiàn)正負(fù)1500ps/nm的色散補償，但是光學(xué)色散補償方法價格昂貴。電子色散補償是近些年來最受關(guān)注的光通訊技術(shù)之一，因為它有效，且相比光學(xué)方法要廉價很多，因此非常適合下一代PON商用推廣應(yīng)用。
     本期一篇北京大學(xué)的研究立足通過電子色散補償來消除偏振復(fù)用系統(tǒng)由于對偏振模式色散（PMD）敏感帶來的信號質(zhì)量惡化。前面提到對偏振復(fù)用系統(tǒng)，采用相干探測可以有效消除非線性、PMD損傷。這里作者采用更為簡單的直接探測方式（有利于降低應(yīng)用成本），而采用電子色散補償來提高系統(tǒng)PMD公差。作者認(rèn)為偏振復(fù)用系統(tǒng)，PMD不僅引起了碼間扭曲，而且會導(dǎo)致帶間串?dāng)_，因此僅對單個通道PMD補償不夠，必須兼顧相鄰?fù)ǖ赖挠绊憽Ｒ虼�，作者采用了反饋判決均衡和Viterbi均衡的聯(lián)合色散均衡方案，證明可以在直接探測下，非常有效的用于對偏振復(fù)用的OOK和DPSK等多種調(diào)制格式信號進(jìn)行PMD補償。
     電子色散補償主要有前向反饋補償和后向補償兩種。目前較多使用的是接收端的后向補償，特別是基于最大似然估計（MLSE）算法的DSP芯片，直接與接受器集成，在接受器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后，通過使用MLSE算法的芯片做數(shù)字信號處理，補償色散以及非線性的影響。本期Corning公司研究者使用MLSE電子色散補償接受器，對由于系統(tǒng)中半導(dǎo)體光放大器（SOA）使用造成的非線性影響應(yīng)對能力做了研究。SOA中能產(chǎn)生包括交叉增益調(diào)制、自增益調(diào)制、四波混頻在內(nèi)的多種非線性效應(yīng)，比較復(fù)雜。作者證明對NRZ格式信號，使用MLSE接受器能降低傳輸信噪比要求5dB左右，而對光學(xué)雙二進(jìn)制調(diào)制，也能降低信噪比要求2dB左右。
三、光放大器與相關(guān)系統(tǒng)：
    光放大器是很重要的光有源器件，如果接入距離超過60km，通常都需要使用光放大器來做中繼，以維持低誤碼傳輸。常用的光放大器有摻雜光纖放大器、SOA和Raman放大器三種，就性能來說三種互有優(yōu)劣，其中SOA綜合性價比最高，但其噪聲譜特性較差，伴隨放大常具有惡化的噪聲響應(yīng)特性。本期日本富士通公司的研究者通過在SOA有源區(qū)使用GaInNAs–GaInAs多量子阱結(jié)構(gòu)有效降低了伴隨波長增益峰而來的噪聲惡化。同時器件能夠?qū)崿F(xiàn)1510到1600nm波長范圍，達(dá)90nm的大帶寬放大，增益斜率也小于1.2dB，此外器件還具有偏振不敏感的優(yōu)勢。
     加州大學(xué)的研究者應(yīng)用一個泵浦的參量放大器實現(xiàn)了波分復(fù)用多波長信號的組播功能。其組播原理是使用連續(xù)光做泵浦，采用調(diào)制信號的光做種子，利用泵浦光和信號光間的連續(xù)參量交互（如四波混頻）作用，實現(xiàn)種子信號光對連續(xù)泵浦波長的信號復(fù)制。作者實驗系統(tǒng)的非線性媒介是一段高非線性光纖，為了產(chǎn)生足夠的非線性效應(yīng)，泵浦光先后經(jīng)過兩階EDFA放大，具有了足夠的功率。作者經(jīng)過實驗證實，可以通過該系統(tǒng)實現(xiàn)10Gb/sNRZ信號，1-40個通道的組播操作。其功耗僅0.5dB，注意通常組播是經(jīng)過分束器實現(xiàn)的，但功耗會非常大，作者建議系統(tǒng)除了適合波分復(fù)用系統(tǒng)組播外，最大的優(yōu)勢就是功耗很低。
四、激光器：
    IBM研究者基于SOI芯片混合集成了四個InP的微盤激光器，因此能在微盤自由光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)四個波長峰發(fā)射的多波長激光器。器件導(dǎo)光部分是SOI波導(dǎo)，目的是以較大光截面增大耦合效率。但器件四個微盤在相同驅(qū)動電流下，四個輸出峰功率變化卻高達(dá)8dB的變化。當(dāng)然通過使用不同驅(qū)動電流，可以讓四個峰值趨于相同。作者建議也可以通過改變微盤厚度來實現(xiàn)這一目標(biāo)。此外，本期劍橋大學(xué)的研究者也做了相似器件，只不過其無源波導(dǎo)是SiN波導(dǎo)，有源部分采用的是微共振環(huán)，而不是前面的微盤。
    Cornell大學(xué)研究者制作了1.55μm波長，基于InP/InGaAsP材料的基頻、分頻諧波混合鎖模激光器，其輸出功率達(dá)到220mW；日立公司的研究者在短腔分布Bragg反饋（DBR）激光器里，通過在有源DBR結(jié)構(gòu)里摻入n型單量子阱，靠在低DBR注入電流下，快速調(diào)節(jié)增益變化，能夠讓激光器具有6.4nm的波長連續(xù)調(diào)節(jié)能力。這樣的激光器可以用于光交換網(wǎng)絡(luò)中。
五、光探測器：
    新加坡研究者基于SOI芯片，使用簡單的低溫CMOS工藝制作了Schottky阻礙的金屬－半導(dǎo)體－金屬（MSM）光電探測器。作者的器件相比同類器件，刪除了重?fù)诫s和厚氧化物歐姆接觸層兩個工藝步驟，因此更加簡單，降低了器件成本。并且由于使用了MSM，探測器靈敏度更加高，具有大的波長響應(yīng)帶寬，非常適合寬帶高速光通訊應(yīng)用。經(jīng)過測試，器件在-3V偏壓下，具有7GHz的3dB帶寬，在-1V偏壓下，具有約19mA/W的響應(yīng)度。