光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，胡欽政，王壯，楊杰
8/19/2020，光纖在線訊，2020年7月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光源、無源器件、有源器件、光纖傳輸系統(tǒng)、光通信系統(tǒng)等，筆者將逐一評析。

1、光源
俄羅斯科學(xué)院普羅霍羅夫普通物理研究所的Svetlana S. Aleshkina等研究人員設(shè)計了一種工作在977nm附近的包層泵浦全光纖啁啾飛秒脈沖摻鐿（Yb）鎖模激光器。該激光器具有自啟動功能，并且非常穩(wěn)定，還有非線性極化演化（NPE）鎖模機制和密集腔內(nèi)自相位調(diào)制（SPM）環(huán)形腔，即使在非常短的有源光纖長度下，也可以獲得接近977 nm的高增益，能夠?qū)崿F(xiàn)977 nm附近的小信號放大，結(jié)構(gòu)如圖1所示。研究人員使用新型摻Y(jié)b光纖在基于半導(dǎo)體可飽和吸收鏡（SESAM）的鎖模激光方案中演示了977 nm的皮秒脈沖信號的生成過程。研究表明，該激光器的腔內(nèi)非線性效應(yīng)增強時，所產(chǎn)生的脈沖頻譜加寬，具有強大的自相位調(diào)制功能。使用該激光器配合外部衍射光柵壓縮器可產(chǎn)生230 fs持續(xù)時間的脈沖[1]。

圖1 激光器結(jié)構(gòu)

2、無源器件
澳大利亞阿德萊德大學(xué)的Jonathan P. Hedger等研究人員設(shè)計了一種用于量子光學(xué)的光譜濾波器。該濾波器由全光纖法布里-珀羅（Fabry-Perot）諧振器組成，將頻率差用作信號分離的手段，并且使用了兩個定制設(shè)計的光纖光柵（FBG）；這些FBG以緊湊且穩(wěn)定的封裝提供了高傳輸性能和較高精細度。研究人員通過實驗測試了該濾波器的傳輸性能和穩(wěn)定性，實驗裝置如圖2所示。研究表明，光譜濾波器的抑制比為31dB，峰值透射率為76％。在35小時內(nèi)傳輸峰值諧振頻率測量中僅需通過溫度保持過程，實現(xiàn)了均方根（rms）偏差僅為2.84 MHz，相當(dāng)于將濾光器的透射率穩(wěn)定在其最大值的2％以內(nèi)[2]。

圖2 光譜濾波器實驗裝置
3、有源器件
中國科學(xué)院的Jiankun Wang等研究人員設(shè)計了一種寬帶模擬應(yīng)用的1.35 μm AlGaInAs / InP分布反饋（DFB）激光器。該激光器在寬調(diào)制頻率下具有優(yōu)異諧波特性，其二次諧波失真（2HD）為23 dB；在25 GHz調(diào)制頻率下的群延遲時間為1.5 ps，原理結(jié)構(gòu)如圖3所示。研究人員通過優(yōu)化有源層和與布拉格波長位置使該DFB激光器可實現(xiàn)寬帶模擬應(yīng)用。研究表明，DFB激光器的閾值電流為8.5mA，斜率效率為0.35 W / A；3dB調(diào)制帶寬在60mA時達到21 GHz，在90mA時達到28 GHz；當(dāng)輸入調(diào)制功率為0 dBm時，調(diào)制頻率范圍（0-22GHz）中的2HD小于23 dB，最大2HD頻率接近弛豫振蕩頻率的一半[3]。

圖3 分布反饋（DFB）式激光器結(jié)構(gòu)

4、光纖傳輸系統(tǒng)
英國班戈大學(xué)的W. Jin等研究人員測試了正交頻分復(fù)用數(shù)字濾波器多址無源光網(wǎng)絡(luò)（OFDM-DFMA PON）對光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）收發(fā)器發(fā)生變化的容忍度和與信號傳輸能力相關(guān)的差分ONU發(fā)射功率動態(tài)范圍。研究人員使用強度調(diào)制直接檢測(IMDD)系統(tǒng)混合OFDM-DFMA PON在25km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SSMF）上實現(xiàn)了多點對點上行信號30Gbit / s原始聚合傳輸，實驗裝置如圖4所示。研究表明，通過使用長度短至16的數(shù)字濾波器，光纖傳輸障礙僅會導(dǎo)致小于1 dB的接收器靈敏度下降，信道干擾僅會導(dǎo)致小于2.5 dB的接收器靈敏度下降。總計28.12Gbit / s 的上行傳輸原始容量可以實現(xiàn)大于3.5 dB ONU發(fā)射功率動態(tài)范圍，而總計23.43Gbit / s的上行傳輸原始容量則可以實現(xiàn)大于5.5 dB ONU發(fā)射功率動態(tài)范圍[4]。

圖4 正交頻分復(fù)用數(shù)字濾波器多址無源光網(wǎng)絡(luò)的實驗裝置
5、光通信系統(tǒng)
廣東工業(yè)大學(xué)的Zhensen Gao等研究人員設(shè)計了一種高速安全光學(xué)通信的新型時間擴展逐符號光學(xué)相位加密方案。該方案采用了相位調(diào)制格式能克服比特率、碼片速率和光學(xué)編碼（OC）長度之間的相互約束關(guān)系。研究人員通過實驗演示了碼元重疊、光相位加密的記錄型40Gb / s安全光通信系統(tǒng)，并采用硬件光學(xué)組件進行加密，實現(xiàn)了即插即用過程，實驗裝置如圖5所示。研究表明，逐符號光學(xué)相位加密方案支持高比特率操作和先進光調(diào)制格式，可以提高代碼靈活性和基數(shù)，在增強光纖通信系統(tǒng)的安全性方面顯示出巨大的應(yīng)用潛力[5]。

圖5 新型時間擴展逐符號光學(xué)相位加密方案的實驗裝置

參考文獻
[1] S. S. Aleshkina, D. S. Lipatov, V. V. Velmiskin, V. Temyanko and M. E. Likhachev, "Generation of Chirped Femtosecond Pulses Near 977 nm Using a Mode-Locked All-Fiber Laser," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 13, pp. 811-814, 1 July1, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.2998902.
[2] J. P. Hedger, T. Elsmann, M. Becker, T. Tiess, A. N. Luiten and B. M. Sparkes, "High Performance Fiber-Fabry-Perot Resonator Targeting Quantum Optics Applications," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 14, pp. 879-882, 15 July15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3003015.
[3] J. Wang, Y. Huang, Y. Liu, H. Zhu, L. Xie and Q. Kan, "Low Harmonic Distortion DFB Laser for Broadband Analog Applications," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 14, pp. 887-890, 15 July15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3001988.
[4] W. Jin et al., "Experimental Demonstrations of Hybrid OFDM-Digital Filter Multiple Access PONs," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 13, pp. 751-754, 1 July1, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.2995072.
[5] Z. Gao et al., "40Gb/s Secure Optical Communication Based on Symbol-by-Symbol Optical Phase Encryption," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 14, pp. 851-854, 15 July15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3000215.