光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，胡欽政，王壯，楊杰，伊林芳，田青，楊琪銘，于妮
   2020年10月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：無源光子器件、光纖光柵、光開關(guān)、光纖激光器和噪聲補(bǔ)償方案等，筆者將逐一評析。

1、 無源光子器件
    希臘塞薩洛尼基亞里士多德大學(xué)的K. Fotiadis等研究人員設(shè)計(jì)了一種用于密集波分復(fù)用（DWDM）O波段工作的硅光子循環(huán)16×16陣列波導(dǎo)光柵路由器（AWGR）。該AWGR由輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、兩個(gè)自由空間傳播模塊(FPRs)和一個(gè)陣列波導(dǎo)組成，具有1.06 nm（189 GHz）的信道間隔，17.80 nm（3.16 THz）的自由光譜范圍和0.65 nm（116 GHz）的3 dB信道帶寬，設(shè)計(jì)原理如圖1所示。研究人員實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在信道峰值插損范圍3.90 dB至8.37 dB內(nèi)，所有陣列波導(dǎo)通道中AWGR能以正常頻率工作。研究表明，當(dāng)通道插入損耗在3.9 dB至8.37 dB之間時(shí)，所有端口信道損耗非均勻值為4.47 dB，與大多數(shù)集成式循環(huán)AWGR相比，該器件的串?dāng)_值低至21.56 dB[1]。

圖1 AWGR設(shè)計(jì)原理

2、 光纖光柵
    武漢理工大學(xué)的Quan Liu等研究人員設(shè)計(jì)了一種基于傅里葉域鎖模（FDML）激光器的超高速光纖光柵（FBG）。該器件通過預(yù)制馬赫曾德爾干涉儀（MZI）克服非線性效應(yīng)，并引入單峰濾波器（SPF）用于解決波長漂移問題，原理如圖2所示。研究人員設(shè)計(jì)了一種信號采集和峰值搜索方法， 實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多通道查詢過程。研究表明，使用MZI能讓系統(tǒng)精度提高92％，使用SPF能讓FDML激光器的輸出光譜穩(wěn)定。該方案可以實(shí)現(xiàn)40 kHz四通道同時(shí)工作，振動(dòng)頻率相對誤差小于0.3％，解調(diào)穩(wěn)定性為0.006 nm，線性度為0.9994[2]。
 
圖2 峰值搜索原理


3、 光開關(guān)
    暨南大學(xué)的Xinyue Zhang等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型電光波導(dǎo)光開關(guān)。該光開關(guān)尺寸小，消光比高，開關(guān)速度快，通過X方向切割鈮酸鋰(LN)交換（APE）波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)模式切換，通過改變施加到電極的電壓來控制偏轉(zhuǎn)過程。研究人員采用具有微結(jié)構(gòu)的等腰三角形陣列電極LN波導(dǎo)、喇叭形輸入波導(dǎo)和兩個(gè)錐形輸出波導(dǎo)共同組成了電光波導(dǎo)光開關(guān)，結(jié)構(gòu)如圖3所示。研究表明，該雙模開關(guān)能夠以40 V的開關(guān)電壓在1530 nm處實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸出端口之間切換，消光比（ER）為17.39 dB，速度為22 ns。當(dāng)電壓從0 V增加到40 V時(shí)，ER會以0.43 dB/V的速率增加；在0到-40V的負(fù)電壓范圍內(nèi)，ER以0.32 dB / V增加[3]。
 
圖3 電光波導(dǎo)光開關(guān)結(jié)構(gòu)

4、 光纖激光器
    電子科技大學(xué)的Jian Yang等研究人員設(shè)計(jì)了使用平面直紋光柵在3.5μm波段內(nèi)進(jìn)行寬波長可調(diào)增益切換的摻Er3 + ZrF4光纖激光器。該光纖激光器采用了雙波長泵浦(DWP)方案，包括一個(gè)976nm的連續(xù)波(CW) 發(fā)光二極管和兩個(gè)國產(chǎn)Tm3+摻雜光纖激光器(TDFLs)。研究人員使用976nm和1981nm連續(xù)波激光器，并將1981nm脈沖激光器用作觸發(fā)信號源，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。研究表明，當(dāng)泵浦重復(fù)頻率為50 kHz時(shí)，光纖激光器在293 nm的調(diào)諧范圍內(nèi)（3397.1-3690.2 nm）使用平面直紋光柵可以獲得穩(wěn)定增益切換脈沖。在3450.5nm波長時(shí)，光纖激光器的最大平均功率值為264.5mW，脈沖能量為5.29μJ，寬度為1.02μs[4]。
 
圖4 光纖激光器實(shí)驗(yàn)裝置

5、 噪聲補(bǔ)償方案
    美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的Huan Hu等研究人員設(shè)計(jì)了用于輔助正交頻分復(fù)用（OFDM）接收機(jī)的低復(fù)雜度聯(lián)合相位噪聲補(bǔ)償方案。該方案不依賴導(dǎo)頻，其有效性僅取決于相位與階次之間的線性關(guān)系。研究人員采用雙梳OFDM接收機(jī)對具有60個(gè)子載波的4QAM OFDM信號進(jìn)行解調(diào)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，原理如圖5所示。研究人員基于相位噪聲特性采用兩階方案通過Viterbi-Viterbi算法估計(jì)每個(gè)通道的相位噪聲，并在所有通道上進(jìn)行相位估計(jì)，通過恢復(fù)符號平均誤差矢量幅度（EVM）來實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)頻輔助信道相當(dāng)?shù)南辔辉肼曆a(bǔ)償性能。研究表明，該方案性能優(yōu)于以前的盲相位估計(jì)算法，無需導(dǎo)頻信道即可有效地抑制高階相位噪聲，并在可變SNR水平下顯示出魯棒性[5]。 
 
圖5 噪聲補(bǔ)償方案

參考文獻(xiàn)
[1] K. Fotiadis et al., "Silicon Photonic 16 × 16 Cyclic AWGR for DWDM O-Band Interconnects," in IEEE Photonics Technology Letters, 
vol. 32, no. 19, pp. 1233-1236, 1 Oct.1, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3018410.
[2] Q. Liu, Y. Wang, Z. Li, Y. Hou, Z. Xu and X. Gui, "An Integrated Design of Ultra-High-Speed FBG Interrogation System-Based on 
FDML Laser," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 19, pp. 1245-1248, 1 Oct.1, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3019409.
[3] X. Zhang et al., "An Optical Switch Based on Electro-Optic Mode Deflection in Lithium Niobate Waveguide," in IEEE Photonics 
Technology Letters, vol. 32, no. 20, pp. 1295-1298, 15 Oct.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3019962.
[4] J. Yang, H. Luo, F. Liu, J. Li and Y. Liu, "Widely Tunable Gain-Switched Er3⁺-Doped ZrF₄ Fiber Laser From 3.4 to 3.7 μm," in 
IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 20, pp. 1335-1338, 15 Oct.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3022428.
[5] H. Hu and S. Radic, "Joint Phase Noise Compensation in Dual-Comb Assisted OFDM Receiver," in IEEE Photonics Technology
 Letters, vol. 32, no. 20, pp. 1323-1326, 15 Oct.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3022972.