07年11月PTL光通讯论文评析

一．光网络实验：
    先来看韩国研究者有关WDM-PON的报导，这是一个通过改进光源的使用，降低系统成本的研究。研制适合WDM应用的高性价比光源，是降低整个系统成本，以至关系WDM-PON能否大规模商用化的关键。Fabry–Pérot激光二级管（F-P LD）成本相对低廉，且易阵列化，原是非常适合WDM应用的光源，但由于使用了AWG后，受其滤波作用影响，产生了模分配噪声（MPN），严重干扰了F-P LD的性能。但目前很多报导通过自注入非相干光的使用，已经克服了这个缺陷。已报导的自注入光形式包括EDFA基的自发辐射放大、半导体超辐射二级管的使用和配置分布反馈激光阵列等。虽然抑制了MPN，但这些附加元件本身就又增加了系统成本，和原来提高网络性价比的初衷背道而驰。所以这篇报导里，作者尝试不使用自注入光来应用F-P LD的方法。作者的改进点主要有两个，首先作者证明MPN的影响直接和相对强度噪声（RIN）相关，而RIN还和使用频率以及LD上的偏压有关，通过选择最佳的偏压，并选择使用具有较低RIN的光谱窗口，作者可以有效降低MPN的影响。其次是作者对LD本身的改进，在840μm的腔长里，作者以40μm为间隙，使用了两个400μm的接触器，可以有效补偿激光器发射的温度漂移效应。作者将这两点改进用在200GHz频带间隔，20km的WDM-PON里做实测，使用BPSK格式，证明可以实现无误码传输。
    接下来仍是韩国研究者的一篇论文，是关于ROF（Radio-Over-Fiber）系统的实验研究。ROF系统充分利用了光纤传输的带宽优势，用光纤来传输无线信号。这里无线射频信号的发生装置很多，应用比较广的一类是利用受激布里渊散射（SBS）效应。这里，作者就利用SBS作载波发生以及上行转换，实验测试了1.25Gb/s的ROF系统工作情况。实验系统里，作者使用了一个商用双电极Mach–Zehnder（MZ）调制器，其中一个电极被连接到射频信号发生器上，以帮助让一个光边带被SBS有选择性的放大。另一个电极与脉冲模式发生器相连，以在光载波上加载11GHz带宽，1.25Gb/s的数据信号。系统里，信号光和泵浦光共用一个光源。系统使用的SBS装置，是一段20km的单模光纤，因此要产生足够的非线性效应，需要光功率高于6.5dBm。作者证明，在无功耗补偿的情况下，系统能实现13km的无误码传输。
    本期有一篇南京邮电学院的研究者关于OCDMA系统编解码的理论与实验研究。OCDMA系统之所以受到研究的关注，就得益于编解码技术的突破，目前已有的编解码技术很多，研究较多的有利用阵列波导光栅（AWG）和超结构光纤光栅（SSFBG）两种。这里作者基于的是后者。利用FBG作编解码，作者提到具有许多独特的优势，比如能实现最长的码长，最高的码率，以及良好的相关特性等。这里作者要解决的问题点在于如何实现OCDMA系统与WDM的兼容性，不可否认这是技术发展的趋势。但这需要激光光源中心波长与谱宽都和编解码的谱有良好的匹配，才能实现足够高的自相关和交叉相关度。这点，通常的编解码技术较难实现。这里作者先立足于等效相位漂移（EPS）技术，以实现较高的相位精度。在仅使用一个相位掩膜的情况下，作者能对WDM的多个通道进行适合OCDMA的编解码。该技术通过压缩一阶带宽，从而可以改进编码效率，这样可以让系统去选择一些低成本的光源。
    在光突发交换（OBS）网络里，突发数据流常导致边缘和中间节点信号功率的大范围浮动，因此对OBS系统，信号再生是一个关键环节。意大利的研究者提出了一个级联2R再生方案。之所以使用级联2R，是为了降低系统的复杂性和成本，在某些情况下，不需要3R操作，而直接通过连续的2R操作来实现信号功率均衡。这里作者用的2R，是使用单片集成的两个半导体光放大器（SOA），放大器构成MZ干涉仪结构，其特征是两个干涉仪的耦合器部分具有不均衡的分束比。作者以一个10Gb/s的系统作测试，人工引入信号的功率变化，在连续通过6次2R级联后，能够实现无误差的信号传输。
    Bell实验室的研究者实验测试了一个DWDM传输网络，当同时传输强度和相位调制信号时的工作情况。在实验里，作者以50GHz的间隔传输了两路信号，一路是10.7Gb/s的OOK格式信号，一路是42.7Gb/s的DQPSK格式信号。作者证明影响两路不同调制格式信号传输的关键因素是交叉相位调制（XPM）效应。而XPM的影响程度主要取决于光纤残余色散的大小，当移除了残余色散后，尽管两路信号频带仅相隔50GHz，但仍能保证系统稳定工作。
二．非线性运用：
    Cambridge大学的研究者利用光子晶体光纤构建了一个非线性光纤环镜（NOLM），利用NOLM内的正交XPM效应来完成NRZ对RZ的格式转换。原理大致为将控制信号和输入信号以正交的偏振态通过偏振控制器输入NOLM中，这样利用XPM效应，当控制信号功率较高时就会与输入信号发生相位调制，导致其光谱展宽，也就使整个峰值发生衰减，当消光比达到一定值时就认为完成了1到0的转换。这里作者工作的一个显著创新点是对四波混频（FWM）的抑制。因为对这样的利用非线性作信号处理的系统，都通常在利用一种效应的时候必然受到其它非线性因素的损害。当输入有多个波长时，由于FWM作用，会带来较大的信号串扰。这里作者通过控制系统的三阶非线性系数，最小化了信号所在偏振态的FWM效率，其抑制比达到26dB以上。作者对4×10Gb/s的系统做了测试，在成功对四个通道完成格式转换的同时，维持了很低的误码率。
    日本国家通信研究院的研究者则利用高非线性光纤（HNLF）中的FWM效应来完成对两个10Gb/s WDM通道RZ-DPSK格式信号的信息复用，形成一个20Gb/s的RZ-DQPSK信号。实验里作者将两路信号ω1和ω2通过耦合器耦合进入FWM-HNLF中，形成ω112=2ω1-ω2和ω221=2ω2-ω1两个新的信号。两路信号对照上述关系进行混合，这里两路输入信号本身就有π/2的相位漂移，这样可以将两路RZ-DPSK信号转换为一路RZ-DQPSK信号。这个过程将产生1.6dB的功耗。
三．有源器件：
    丹麦研究者基于InAlGaAsP–InP材料制作了4.4mm长的锁模激光器，并集成了深刻蚀的分布布拉格反射器（DBR）。激光器的性能明显好于10GHz的F-P激光器，从性能角度讲，更适合光通讯应用。其良好的性能来自于其锁模特性，能获得相当低的RIN，正如前面谈到的，低的RIN能有效降低MPN的不利影响。激光器以3.7ps脉冲发射，平均输出功率10mW，平均时间抖动约250fs。器件的制作基于通常的三五族半导体工艺，包括电子束刻蚀、反应离子刻蚀等。
    California大学的研究者基于聚合物材料的电光效应，制作了线性度优良的方向耦合调制器。其良好的线性度来源于作者提出的一个改进工艺，即通过光漂白的方法对原耦合器耦合效率做修正。实验测试表面这种新型调制器比起通常的MZ调制器，能有效抑制互调扭曲效应，更有利于通信应用。
    Bell实验室的研究者基于InP基底，单片集成了一1×2耦合器，两段不等距离波导（产出一个字符时延），一2×4耦合器，共同构成延时干涉仪（DI）结构，再集成了四个光电探测器，从而制作了用于DQPSK信号检测的探测器，在实验中成功对43Gb/s的DQPSK信号做了检测。该器件的一个新颖点是在DI中加入了一个长的相位漂移器，通过注入电流控制，能够让整个器件偏振不敏感。
四、无源器件：
    浙大的研究者基于Si-SiNx-Si材料，以多模干涉耦合器（MMI）为基本结构，设计了对1310/1550nm偏振不敏感的双波长波分复用器。其偏振不敏感来自于对波导芯层SiNx的配比，也就是折射率的优化选择，而解复用功能是通过对MMI部分长度和宽度的优化选择来实现的。
    日本Keio大学的研究者将丙烯酸脂聚合物波导的芯层全氘化，从而可以大幅降低波导的传输损耗，此外通过对12.5Gb/s信号的传输测试，证明该波导结构有相当宽的带宽。此外作者证明当把该波导折射率分布做成W型后，还可以有效降低串扰。
    韩国研究者基于体相位全息光栅制作了空间位置可调的解复用器。器件使用光敏聚合物做记录载体，通过用发散和聚焦的两束光干涉记录全息体光栅，该光栅作为色散元件，在使用待解复用光作读出光时，作者证明随着光栅和输出透镜间的距离变化，会改变衍射光的聚焦位置，从而实现了解复用器的空间位置调节。