2019年1月PTL光通信论文评析

光纤在线特邀编辑：邵宇丰，赵云杰，龙颖，胡钦政
    2019年1月出版的PTL主要刊登了以下方向的文章，包括：有源器件、无源器件、光网络、光传输、自由空间光通信等，笔者将逐一评析。
1. 有源器件
    巴西联邦技术研究所光子学实验室的D.N.S.Cavalcante等研究人员设计了采用半导体光放大器(SOA)作为非平衡元件集成马赫-曾德尔干涉仪来实现逻辑门操作的方案（如图1所示）。他们实验研究了不同工作环境下，SOA增益级别的区别，并在SOA广泛增益范围内实现了或逻辑门的操作。研究人员通过使用脉冲幅度调制(PAM)技术改变了SOA的注入电流，并以此实现逻辑操作。

图1 SOA-MZI三维配置图：1.波形发生器；2.激光器；3.耦合器；4.SOA；5.光电二极管；6.光电转换；7-示波器

2. 无源器件
    阿姆斯特丹自由大学的B.Imran Akca等科研人员通过实验搭建了75通道氮化硅基交错阵列波导光栅（AWG），如图2所示（其中包括一个分辨率为1nm的3通道主AWG，三个分辨率为3 nm的25通道辅助AWG）。该器件在以1550nm为中心的75nm带宽上具有1nm的光谱分辨率。研究人员将该器件性能与具有相同分辨率和带宽规格的传统AWG进行了比较，结果表明，交错AWG不仅具有较小的器件尺寸，而且相邻信号串扰值更低（具有更好的信道均匀性）。与级联AWGs相比，，交错型AWG多路复用器的尺寸要小得多，并能实现更高分辨率和更大的带宽，这使得它在成像光学、天文学等许多领域中也具有潜在应用价值。

图2 交错型AWG的工作原理

3. 光网络
   加拿大麦克马斯特大学的Ahmed E.Morra等科研人员研究了针对5G移动网络在光纤非线性、调制器削波和射频干扰的情况下， ROF链路前端传输中继毫米波信号的性能（如图3所示）。他们以分析了中断概率和平均误差率，并使用蒙特卡罗方法进行了验证。实验结果证明：随着光纤长度的增加，该系统对光纤非线性负面效应的抵抗度增加。

图3 集成RoF前传无线接入链路的混合5G网络架构

4. 光传输
    华南理工大学的Jian Zhao等研究人员在自适应负载强度调制和直接检测（IMDD）系统中，设计了基于集分偏移正交幅度调制（SP-offset-QAM）的正交频分复用（OFDM）信号的检测算法（如图4所示）。该算法减轻了信号突变干扰，提高了传统单抽头器的均衡能力，降低了多维SP-QAM信号解码中训练序列DSP操作的复杂度。他们对该算法在50km 单模光纤传输系统中的应用进行了实验验证。结果表明，与传统译码算法相比，该算法降低了译码过程的计算复杂度；研究还证实了SP偏移QAM-OFDM技术是一种有潜在应用价值的低成本光接入技术。

图4 SP-offset-QAM OFDM信号的DSP处理过程

5. 自由空间光通信
    韩国蔚山大学的He Wang等科研人员设计了在可见光通信系统中使用行程长度受限（RLL）码的方法（系统框图如图5所示）。 由于极性码的生成矩阵结构和信道选择过程受限，他们根据预先确定的比特指数，分析了极性码可能产生的不同概率收发模式。为了改善误码性能，他们在RLL译码中采用了不同的先验概率算法。研究结果表明，与传统方案相比，他们设计极性码应用于RLL译码具有更好的收发质量。

图5 VLC系统的发射机和接收机框图：（a）发射机，（b）接收机

参考文献
[1]D. N. S. Cavalcante, J. S. Negreiros, Jr., L. R. Marcelino,et al. Experimental AND and OR
 Logic Gates With MZI and SOA Using PAM Modulation[J]. IEEE Photonics Technology Letters ,2019, Page(s):11- 14.
[2]B. Imran Akca; Christopher R. Doerr. Interleaved Silicon Nitride AWG Spectrometers[J]. IEEE Photonics Technology Letters ,2019, Page(s):90- 93.
[3]Ahmed E. Morra; Steve Hranilovic.Mixed mmWave and Radio-Over-Fiber Systems With
 Fiber Nonlinearity[J]. IEEE Photonics Technology Letters ,2019, Page(s):23- 26.
[4]Jian Zhao ; Paul D. Townsend.Detection and Equalization of Set-Partitioned Offset-QAM 
OFDM in IMDD Systems[J]. IEEE Photonics Technology Letters ,2019, Page(s):70 - 73.
[5]He Wang; Sunghwan Kim.Design of Polar Codes for Run-Length Limited Codes in Visible
 Light Communications[J]. IEEE Photonics Technology Letters ,2019,Page(s):27 - 30.