2018年12月PTL光通信论文评析
发布时间：2019-01-15 17:53:22 热度：1649
光纤在线特邀编辑：邵宇丰，赵云杰，龙颖，胡钦政
2018年12月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：无源器件、光纤网络与传输系统、传感器、光子子系统、自由空间传输系统等，笔者将逐一评析。
1. 无源器件
日本东京大学高等科学技术研究中心的Bo Xu等研究人员设计并演示了一种简单、紧凑、全PM、全标准色散脉冲光纤激光器，发射波长为1030nm。该激光器中的掺镱振荡器结构采用单个LD，并且使用全PM光纤脉冲压缩器来压缩输出脉冲，以产生具有700fs脉冲宽度和0.45nJ脉冲能量的变换极限脉冲。因而，该激光器结构紧凑，结构简单，适用于要求环境稳定性和安全性的相关应用，系统框图如图1所示。
图1 光纤激光器系统框图（YDF：掺镱光纤；CFBG：啁啾光纤光栅；YDFA：掺镱光纤放大器）
2. 光纤网络和传输系统
南京大学和乔治亚理工学院的Long Huang等科研人员设计并实验演示了一种基于PolM的宽带IFoF传输系统。该系统可以支持并行IM/PM发射器，利用与PolM的一个主轴成45°角定向的偏振器，可以获得等效的IM调制；如果偏振器的方向平行于PolM的一个主轴，则可以实现等效的PM调制。与传统并行IM/PM发送器相比，该系统成本降低，并且仅使用一个调制器，从而避免了IM/PM带宽分配策略。此外，他们还使用PolM发射器在25km SMF上成功传输了44.7Gb/s 141GHz OFDM/OQAM信号。其实验装置如图2所示。
图2 基于PolM进行IFoF传输的实验设置
3. 传感器
印度新德里国家理工学院的Anuj K. Sharma等研究人员对以硫族化物为核心、二维材料（石墨烯和MoS2）为AEM、聚合物包覆层和Ag层作为生物传感材料的光纤SPR（FOSPR）传感器的性能进行了模拟和分析，结构如图3所示。他们调整了金属2D材料异质结的辐射阻尼，以尽可能提高SPR传感器的操作可行性，并比较了石墨烯和MoS2单层膜在最佳辐射阻尼条件下的性能。实验结果表明，从生物传感的角度来看基于MoS2的FOSPR传感器具有优越性，因为光功率减小少，瑞利散射少，更适应生物组织检测过程。
图3 阶跃折射率光纤SPR传感器结构图
4. 光子子系统[/b]
加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的Mohammadreza Sanadgol Nezami等研究人员通过与光电二极管（PD）单片集成的RC低通滤波器（LPF）的三种变体研究了基于硅光子学实现RF电子无源器件集成元件的潜在应用模式。他们设计了一种电路模型对此进行了评价（如图4所示），还利用ADS优化工具提取了滤波器的电容值；同时考虑到边缘场电容的影响，因此实验中提取的值与期望值一致；此外，他们验证了电路模型并证明了在PIC上实现无源元件的可能性。MIM电容器的截面图、LPF和RC滤波器结构如图5所示。
图4 设计的RC低通滤波器的电路图（虚线框概述了PD和LPF配置）
图5 （a）MIM电容器的截面图和LPF结构图（GC：光栅耦合器；PD：光电二极管；M1:金属1；M2：金属2）；（b RC滤波器结构的显微图
5. 自由空间传输系统
法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Ali W. Azim等科研人员提出了一种分层离散哈特利变换非对称限幅光正交频分复用（LDHTS-ACO-OFDM）技术，以提高频谱效率，消除DHTS-ACO-OFDM技术的局限性。研究结果表明LDHTS-ACO-OFDM表现出较低的峰均比值；在色散信道中，该技术比LACO-OFDM具有更小的光功率损耗和更低的数字信号处理复杂度，并且降低了比特误码率（BER）。该其方案中包括多径VLC散射和带宽受限的LED/LED驱动器组合（LDHTS-ACO-OFDM发射机和接收机框图如图6和图7所示）。
图6 DHTS-ACO-OFDM信号生成过程
图7 DHTS-ACO-OFDM信号接收过程
参考文献
[1] Bo Xu ; Amos Martinez ; Sze Yun Set ; Shinji Yamashita.
All-Polarization Maintaining Fiber Laser and Pulse Compressor [J].
IEEE Photonics Technology Letters ,2018, Page s: 2151 - 2154.
[2] Long Huang ; Mu Xu ; Peng-Chun Peng ; Jiale He; et al.
Broadband IF-Over-Fiber Transmission Based on a Polarization Modulator [J].
IEEE Photonics Technology Letters ,2018, Page s: 2087 - 2090.
[3] Anuj K. Sharma ; Baljinder Kaur.
Fiber Optic SPR Sensing Enhancement in NIR via Optimum Radiation Damping Catalyzed by 2D Materials [J].
IEEE Photonics Technology Letters , 2018, Page s: 2021 - 2024.
[4] Mohammadreza Sanadgol Nezami; Bahaa Radi; Amit Gour, et al.
N Integrated RF Passive Low-Pass Filters in Silicon Photonics [J].
IEEE Photonics Technology Letters , 2018, Page s: 2052 - 2055.
[5] Ali W. Azim; Yannis Le Guennec; Ghislaine Maury.
Spectrally Augmented Hartley Transform Precoded Asymmetrically Clipped Optical OFDM for VLC[J].
IEEE Photonics Technology Letters ,2018, Page s: 2029 - 2032.
2018年12月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：无源器件、光纤网络与传输系统、传感器、光子子系统、自由空间传输系统等，笔者将逐一评析。
1. 无源器件
日本东京大学高等科学技术研究中心的Bo Xu等研究人员设计并演示了一种简单、紧凑、全PM、全标准色散脉冲光纤激光器，发射波长为1030nm。该激光器中的掺镱振荡器结构采用单个LD，并且使用全PM光纤脉冲压缩器来压缩输出脉冲，以产生具有700fs脉冲宽度和0.45nJ脉冲能量的变换极限脉冲。因而，该激光器结构紧凑，结构简单，适用于要求环境稳定性和安全性的相关应用，系统框图如图1所示。
2. 光纤网络和传输系统
南京大学和乔治亚理工学院的Long Huang等科研人员设计并实验演示了一种基于PolM的宽带IFoF传输系统。该系统可以支持并行IM/PM发射器，利用与PolM的一个主轴成45°角定向的偏振器，可以获得等效的IM调制；如果偏振器的方向平行于PolM的一个主轴，则可以实现等效的PM调制。与传统并行IM/PM发送器相比，该系统成本降低，并且仅使用一个调制器，从而避免了IM/PM带宽分配策略。此外，他们还使用PolM发射器在25km SMF上成功传输了44.7Gb/s 141GHz OFDM/OQAM信号。其实验装置如图2所示。
3. 传感器
印度新德里国家理工学院的Anuj K. Sharma等研究人员对以硫族化物为核心、二维材料（石墨烯和MoS2）为AEM、聚合物包覆层和Ag层作为生物传感材料的光纤SPR（FOSPR）传感器的性能进行了模拟和分析，结构如图3所示。他们调整了金属2D材料异质结的辐射阻尼，以尽可能提高SPR传感器的操作可行性，并比较了石墨烯和MoS2单层膜在最佳辐射阻尼条件下的性能。实验结果表明，从生物传感的角度来看基于MoS2的FOSPR传感器具有优越性，因为光功率减小少，瑞利散射少，更适应生物组织检测过程。
4. 光子子系统[/b]
加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的Mohammadreza Sanadgol Nezami等研究人员通过与光电二极管（PD）单片集成的RC低通滤波器（LPF）的三种变体研究了基于硅光子学实现RF电子无源器件集成元件的潜在应用模式。他们设计了一种电路模型对此进行了评价（如图4所示），还利用ADS优化工具提取了滤波器的电容值；同时考虑到边缘场电容的影响，因此实验中提取的值与期望值一致；此外，他们验证了电路模型并证明了在PIC上实现无源元件的可能性。MIM电容器的截面图、LPF和RC滤波器结构如图5所示。
图5 （a）MIM电容器的截面图和LPF结构图（GC：光栅耦合器；PD：光电二极管；M1:金属1；M2：金属2）；（b RC滤波器结构的显微图
5. 自由空间传输系统
法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Ali W. Azim等科研人员提出了一种分层离散哈特利变换非对称限幅光正交频分复用（LDHTS-ACO-OFDM）技术，以提高频谱效率，消除DHTS-ACO-OFDM技术的局限性。研究结果表明LDHTS-ACO-OFDM表现出较低的峰均比值；在色散信道中，该技术比LACO-OFDM具有更小的光功率损耗和更低的数字信号处理复杂度，并且降低了比特误码率（BER）。该其方案中包括多径VLC散射和带宽受限的LED/LED驱动器组合（LDHTS-ACO-OFDM发射机和接收机框图如图6和图7所示）。
图7 DHTS-ACO-OFDM信号接收过程
参考文献
[1] Bo Xu ; Amos Martinez ; Sze Yun Set ; Shinji Yamashita.
All-Polarization Maintaining Fiber Laser and Pulse Compressor [J].
IEEE Photonics Technology Letters ,2018, Page s: 2151 - 2154.
[2] Long Huang ; Mu Xu ; Peng-Chun Peng ; Jiale He; et al.
Broadband IF-Over-Fiber Transmission Based on a Polarization Modulator [J].
IEEE Photonics Technology Letters ,2018, Page s: 2087 - 2090.
[3] Anuj K. Sharma ; Baljinder Kaur.
Fiber Optic SPR Sensing Enhancement in NIR via Optimum Radiation Damping Catalyzed by 2D Materials [J].
IEEE Photonics Technology Letters , 2018, Page s: 2021 - 2024.
[4] Mohammadreza Sanadgol Nezami; Bahaa Radi; Amit Gour, et al.
N Integrated RF Passive Low-Pass Filters in Silicon Photonics [J].
IEEE Photonics Technology Letters , 2018, Page s: 2052 - 2055.
[5] Ali W. Azim; Yannis Le Guennec; Ghislaine Maury.
Spectrally Augmented Hartley Transform Precoded Asymmetrically Clipped Optical OFDM for VLC[J].
IEEE Photonics Technology Letters ,2018, Page s: 2029 - 2032.
