2020年8月PTL光通信论文评析

光纤在线编辑部  2020-11-09 20:19:49  文章来源:本站消息  版权所有,未经许可严禁转载.

导读:2020年8月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章,包括:光源、有源器件、无源器件、滤波器件、光纤无线系统等,笔者将逐一评析。

光纤在线特邀编辑:邵宇丰,王安蓉,胡钦政,王壮,杨杰

    2020年8月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章,包括:光源、有源器件、无源器件、滤波器件、光纤无线系统等,笔者将逐一评析。

1、  光源

华中科技大学的Enmao Song等研究人员设计了基于1050nm Yb:YAG薄盘激光器的1030nm多通道泵浦稳定最小热负荷激光工作模式;该设计中的薄盘状结构采用了多通道泵浦方案,不仅可以克服1030nm波长低吸收系数的应用劣势,还能稳定激光模式,提高光束质量和发射效率。研究人员分析了修正热负荷模型,使得增益介质产生的最大总分数热负荷为1.05%,并通过增加泵浦次数和泵浦光斑大小来提高输出功率,实验装置如图1所示。实验研究表明,60次抽运泵浦在基本模式下提供的最大输出功率为6.32 W,光学效率为18.1%。



图1多通道抽运薄圆盘激光器的实验验证


2、  有源器件


    香港大学eyu Tong等研究人员设计了一种可直接耦合到7通道多芯光纤(MCF)的超紧凑型高容量硅光子发射器。该发射器包含七个与垂直光栅耦合器(PVGC)阵列连接的GeSi电吸收调制器(EAM),采用平面外耦合支持实现高端口密度的空分复用(SDM),且无需对MCF进行倾斜抛光。研究人员1.12 Tbit/s SDM-PAM-4系统中使用了硅光子发射器进行了实验,信号收发装置及数字信号处理过程如图2所示。研究表明,硅光子发射器面积仅为1.8 mm×0.45 mm,支持1.12 Tbit /s的数据传输速率;基于高速数字信号处理过程,每个EAM在背对背系统中支持160 Gbit /s的数据传输速率,且误码率(BER)低于7%硬判决前向纠错(HD-FEC)的编码极限[2]。



图2 高速信号收发实验装置及数字信号处理过程


3、  无源器件


    德国德累斯顿技术大学Guido Belfiore等研究人员设计了采用0.25μm SiGe半导体(BiCMOS)电光技术制备的超紧凑型;该接收器集成了直连互阻抗放大器(TIA)的片上锗光电二极管;其中,TIA反馈电阻可通过MOSFET进行调谐,运行速度达20 Gb / s,灵敏度为13 dBm。单片集成光子接收器包括片上光栅耦合器、波导和光探测器等部分,相关电路结构如图3所示。研究表明,单片集成光子接收器中电路最大带宽为35.6 GHz,可实现增益为59.2 dB,噪声为12.34 pA/√Hz,功耗仅为80 mW;当与20GHz的1550nm电光发射机结合使用时,在误码率小于1012时,支持最大数据信号接收速率为50 Gb /s;该接收器的功率效率为1.6 mW/(Gb/s),差动输出摆幅为400 mVpp,芯片面积仅为0.4mm2[3]。



图3 单片集成光子接收器的电路结构


4、  滤波器件


中国地质大学Li Liu等研究人员基于硅级联光子晶体(PC)腔设计了可调中心频率与带宽的全光学微波滤波器(MPF);该滤波器在PC纳米腔中(小模式体积)增强了光与物质的相互作用过程,从而有效调整了透射光谱,并通过注入超低泵浦功率来控制两个级联PC腔的传输以实现同时调整其中心频率和带宽。研究人员使用激光二极管(LD),偏振控制器(PC),马赫曾德尔调制器(MZM)和掺饵光纤放大器(EDFA)等器件对MPF进行了分析,实验装置如图4所示。结果表明,级联PC纳米腔的面积200μm2,使用级联PC腔MPF的频率和带宽调谐效率分别达到110.2 GHz/mW和92.4GHz/mW,MPF具有全光控制和超高调谐效率等应用优势[4]。


图4 微波光子滤波的实验过程


5、  光纤无线系统


上海电磁波信息科学研究所Miao Kong等研究人员使用双极化马赫曾德尔调制器(DP-MZM)在30 GHz毫米波带光纤无线系统中同时生成了10Gbit/s有线开关键控(OOK)信号和20 Gbit/s无线正交相移键控(QPSK)信号;上述两信号的偏振方向正交,避免了光电二极管(PD)中两个偏振模式信号间跳动干扰(SSBI)的负面效应。研究人员设计的混合双极化DP-MZM和QPSK调制格式的新方案如图5所示。研究表明,在光纤无线系统中使用100/200GH交织器能避免由两个边带引起的色散离散效应,无线QPSK信号经过15公里光纤传输后的功率损失仅为1.9 dB,有线OOK信号经过15公里光纤传输后几乎没有功率损失[5]。



图5 同时收发无线QPSK和有线OOK信号的过程


参考文献


[1] E. Song et al., "Minimizing Thermal Load and Stabilizing Mode in Yb:YAG Thin Disk Laser by 1030 nm Multi-Pass Pumping," 
in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 16, pp. 1011-1014, 15 Aug.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3008410.

[2] Y. Tong et al., "1.12-Tbit/s PAM-4 Enabled by a Silicon Photonic Transmitter Bridged With a 7-Channel MCF," in IEEE
 Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 16, pp. 987-990, 15 Aug.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3007665.

[3] G. Belfiore et al., "A 50–20 Gb/s, 80 mW Photonic Receiver With 59–70 dBΩ Gain and 12.3–8.2 pA/√Hz Input-Referred Noise,"
 in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 15, pp. 921-924, 1 Aug.1, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3003168.

[4] L. Liu and S. Liao, "Low-Power Active Tunable Microwave Photonic Filter Using Photonic Crystal Nanocavities," in IEEE
 Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 16, pp. 999-1002, 15 Aug.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3008865.

[5] M. Kong, W. Zhou, J. Ding, W. Li and J. Yu, "Simultaneous Generation of Wired and Wireless Signals Using a DP-MZM 
in a RoF System," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 15, pp. 905-908, 1 Aug.1, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3004381.
关键字: PTL 光源 激光器
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