光纖在線特邀編輯：邵宇豐，趙云杰，龍穎，胡欽政
    2019年1月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：調(diào)制技術，傳感技術，光子器件，傳輸系統(tǒng)以及光網(wǎng)絡等。筆者將逐一評析。
1.調(diào)制技術
    搭建靈活的光通信網(wǎng)絡通常需要考慮避免更換光纖和鏈路組件，比如在保持固定波長分布的密集波分復用傳輸系統(tǒng)中可以更換收發(fā)器來實現(xiàn)；因此動態(tài)調(diào)整傳輸速率以與信道條件相匹配的設計一直是人們關注的研究目標。最近，意大利都靈理工大學的Gabriella Bosco等科研人員在雙極化相干光通信系統(tǒng)中（如圖1所示）設計了三種可用于改善收發(fā)器靈活性的調(diào)制方案，即具有可變碼率QAM調(diào)制、時域混合調(diào)制和星座整形調(diào)制。雖然上述調(diào)制方案在提升數(shù)據(jù)速率和延長傳輸距離方面實效果較好，但相關數(shù)字信號處理（DSP）算法將更復雜；因此在收發(fā)器中為上述調(diào)制方案開發(fā)簡單高效的DSP算法將是未來光通信系統(tǒng)發(fā)展的挑戰(zhàn)之一[1]。

圖1 雙極化相干光通信系統(tǒng)的框圖

2.傳感技術
    最近，美國富士通實驗室的Olga Vassilieva等科研人員就光學和電學領域中的各種光纖非線性緩解技術展開了討論。數(shù)字反向傳播（DBP）技術作為一種解決方案能夠有效且準確地減輕單通道光纖傳輸信號的非線性影響（如圖2所示），但是DSP處理復雜度也會隨之增加。研究人員還驗證了光學補償技術（例如與符號率優(yōu)化（SRO）的子載波復用、子載波功率預加重）通過光學相位共軛（OPC）過程中引入頻譜反轉(zhuǎn)可以減輕信道帶內(nèi)外的非線性影響。然而，上述技術還有進一步的改進空間，原因是密集波分復用（DWDM）系統(tǒng)中Kerr非線性的基本性質(zhì)起到了一定的限制作用[2]。

圖2 采用DBP的非線性緩解方案圖

3. 光子器件
    英特爾公司的Jie Sun等研究人員設計了工作速率為128 Gb/s（64 Gbaud PAM4）的硅微環(huán)調(diào)制器（如圖3所示）；它是利用微環(huán)調(diào)制器（MRM）的高調(diào)制相位效率V_π∙L=0.52 V∙cm以及同時具有50GHz的高電光帶寬實現(xiàn)的。四級脈沖幅度調(diào)制（PAM4）信號在56 Gbaud（112 Gb/s）和64 Gbaud（128 Gb/s）調(diào)制下的損耗值分別為2.37 dB和3.0 dB，符合IEEE 400G以太網(wǎng)應用標準。該調(diào)制器能夠?qū)崿F(xiàn)全自由光譜范圍（FSR）下波長調(diào)諧（相位效率為19.5 mW /π相移）的過程，使得下一代400G光纖互連網(wǎng)中應用低功耗硅微環(huán)調(diào)制器成為可能[3]。

圖3 （a）MRM的示意圖（b）耗盡型PN結(jié)的近視圖（由垂直部分和水平部分組成）（c）MRM的光學顯微照片

4.傳輸系統(tǒng)
   復旦大學的Xinying Li等科研人員設計了一種矢量毫米波信號的光載無線傳輸系統(tǒng)（如圖4所示），實現(xiàn)了64QAM調(diào)制毫米波信號在3.1米范圍內(nèi)進行無線傳輸?shù)膶嶒�，比特率�?.056 Tb/秒。它采用了先進的數(shù)字信號處理（DSP）技術（包括概率整形、奈奎斯特整形以及預失真等），可顯著提高傳輸容量、傳輸距離以及系統(tǒng)性能。

圖4單載波矢量毫米波信號傳輸?shù)膶嶒炑b置
5. 光網(wǎng)絡 
    日本國立信息通信技術研究所的Pham Tien Dat等科研人員設計了一種高速通信網(wǎng)絡，可應用在W波段內(nèi)實現(xiàn)波分復用光纖無線信號傳輸（如圖5所示）；該系統(tǒng)分別在下行鏈路和上行鏈路方向上通過光纖無線鏈路傳輸了20 Gb/s和10 Gb/s速率的信號。實驗證明，低于4μs的超快無線小區(qū)切換過程可以避免通信吞吐量下降和業(yè)務中斷；通過同時激活許多無線小區(qū)，能進一步減少甚至消除中斷時間。科研人員還嘗試將中心站與大量無線小區(qū)進行交換連接，結(jié)果表明在高速列車上可以實現(xiàn)長達數(shù)十公里的無中斷通信連接[5]。

圖5 通過交換式WDM光纖無線系統(tǒng)實現(xiàn)到高速列車的無切換通信的實驗設置

參考文獻：
Gabriella Bosco, “Advanced Modulation Techniques for Flexible Optical Transceivers: 
The Rate/Reach Tradeoff”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 1, pp. 36–49, January 1,2019.
Olga Vassilieva, “Enabling Technologies for Fiber Nonlinearity Mitigation in High Capacity 
Transmission Systems”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 1, pp. 50–60, January 1,2019.
Jie Sun, “A 128 Gb/s PAM4 Silicon Microring Modulator With Integrated Thermo-Optic Resonance 
Tuning”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 1, pp. 110–115, January 1,2019.
Xinying Li, “1-Tb/s Millimeter-Wave Signal Wireless Delivery at D-Band”[J], IEEE J. Lightw. Technol., 
vol. 37, no. 1, pp. 196–204, January 1,2019.
Pham Tien Dat, “High-Speed and Uninterrupted Communication for High-Speed Trains by Ultrafast WDM 
Fiber–Wireless Backhaul System”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 1, pp. 205–217, January 1,2019.