光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，王壯，楊杰，伊林芳，田青，楊騏銘，于妮
    8/09/2021，光纖在線訊，2021年6月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光學(xué)矢量分析儀、諧振耦合器、LED微顯示器、光纖曲率傳感器和移動可見光成像通信系統(tǒng)等，筆者將逐一評析。

1、光學(xué)矢量分析儀

中國科學(xué)院的Ting Qing等研究人員使用相干檢測和載波相位噪聲消除技術(shù)設(shè)計了一種高分辨率和高靈敏度的新型光學(xué)矢量分析儀（OVA）。該OVA采用非對稱光學(xué)雙邊帶（ODSB）調(diào)制來提高測量帶寬，將 ODSB 信號分為局部信號和探測信號，并利用光電探測器接收到的局部光電流與探測光電流的比值來表征被測器件的頻率響應(yīng)，用于消除相干檢測引起的載波相位波動負(fù)面效應(yīng)，相關(guān)系統(tǒng)如圖1所示。研究人員實驗測量了光纖布拉格光柵（FBG）的頻率響應(yīng)，并對OVA的可行性進行了驗證。結(jié)果表明，F(xiàn)BG在載波波長處的回波損耗值約為18 dB，OVA可支持在50GHz范圍內(nèi)實現(xiàn)頻率分辨率為5MHz的精確測量[1]。



圖1 光學(xué)矢量分析儀

2、諧振耦合器

西北大學(xué)的Minxuan Li等研究人員采用光纖法布里珀羅（FP）尖端干涉儀設(shè)計了一種微光纖錐形諧振耦合器用于共振激發(fā)微球諧振器中的回音壁模式（WGM）。該耦合器由端面蝕刻光纖與錐形光纖熔接制備，其中光纖尖端干涉儀采用加熱和拉伸單模光纖（SMF）改制，結(jié)構(gòu)如圖2所示。通過將熔接引起的光纖內(nèi)氣泡和光纖錐尖作為FP干涉儀的兩個反射體，研究人員在光纖耦合器的反射光譜中觀察到了法布里珀羅干涉和非對稱法諾共振譜線。研究表明，對稱和非對稱法諾譜線的位置取決于WGM諧振相對于FP干擾的位置，通過改變FP干涉儀的腔長或微諧振器的直徑可以獲得不同的法諾譜線[2]。



圖2 微光纖錐形諧振器耦合器結(jié)構(gòu)

3、LED微顯示器

香港科技大學(xué)的Peian Li等研究人員設(shè)計了一種采用互補金屬氧化物半導(dǎo)體 （CMOS）驅(qū)動的單片薄膜紅色發(fā)光二極管（LED）有源矩陣（AM）微顯示器。該微顯示器具有橫向電極結(jié)構(gòu)，無裂紋，貼合良率高，分辨率為64×36，像素間距為40μm×40μm，如圖3所示。研究人員通過鍵合倒裝芯片和集成AM CMOS 驅(qū)動器在 GaAs 襯底的AlGaInP外延層上制備了薄膜紅色 LED AM微顯示器，然后去除了GaAs襯底以防止圖像在鍵合后產(chǎn)生像素?fù)p壞。研究表明，該LED AM 微顯示器在滿載條件下亮度為2.35×104cd/m2，LED陣列功耗為0.5W，支持顯示灰度為4bit的圖像[3]。



圖3 LED AM微顯示器

4、光纖曲率傳感器

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的Ying Guo等研究人員采用多級光子帶隙微結(jié)構(gòu)光纖（PBG-MF）和單模光纖（SMF）設(shè)計了一種新型竹形微結(jié)構(gòu)干涉?zhèn)鞲衅�，以�?gòu)建級聯(lián)法布里珀羅干涉儀（FPI）。該傳感器采用連續(xù)拼接方案，由多段長度不均勻的PBG-MF和SMF組成，總長度小于1 mm，如圖4所示。研究人員通過PBG-MF內(nèi)部的蜂窩狀空間結(jié)構(gòu)在干涉儀反射光譜中獲得了更高的消光比（ER），提高了傳感器的檢測極限（DL）和分辨率。研究表明，級聯(lián) FPI支持曲率和溫度測量，在0.459~1.026 m-1處，凸面和凹面的最大曲率靈敏度分別為991pm/m-1和-1118pm/m-1，諧振傾角最高溫度靈敏度為50.6pm/°C[4]。



圖4 竹形微結(jié)構(gòu)干涉?zhèn)鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)

5、移動可見光成像通信系統(tǒng)

湖南大學(xué)的Jing He等研究人員采用k-means解碼（KMD）方案設(shè)計了一種多列矩陣選擇（MCMS）方案，用于采用多個發(fā)光二極管（LED）和移動接收器形成可見光成像通信（MOCC）系統(tǒng)。該方案可以避免來自兩個LED信號的互相干擾和減輕由運動引起的傳輸性能劣化，并且可通過KMD實現(xiàn)無需下采樣恢復(fù)信號的過程。研究人員分別測量和分析了接收器處于三種不同移動速度和兩個LED位于三種不同間距時的誤碼率（BER）性能，如圖5所示。結(jié)果表明，與其他類似方案相比，該方案在能獲得更好的收發(fā)性能。在移動速度為20cm/s和兩個LED間距為20cm時，BER為8.74×10-6，數(shù)據(jù)傳輸速率為4.2Kb/s[5]。



圖5 移動光學(xué)相機通信系統(tǒng)裝置

參考文獻

[1]      T. Qing et al., "High-Resolution Optical Vector Analysis With Enhanced Sensitivity," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 33, no. 11, pp. 581-584, 1 June1, 2021, doi: 10.1109/LPT.2021.3075713.

[2]      M. Li and R. Wang, "Fiber Fabry-Perot Interferometer-Based Fano Resonance Coupler for Whispering-Gallery-Mode Resonators," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 33, no. 11, pp. 585-588, 1 June1, 2021, doi: 10.1109/LPT.2021.3076999.

[3]      P. Li, X. Zhang, W. C. Chong and K. M. Lau, "Monolithic Thin Film Red LED Active-Matrix Micro-Display by Flip-Chip Technology," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 33, no. 12, pp. 603-606, 15 June15, 2021, doi: 10.1109/LPT.2021.3078198.

[4]      Y. Guo and Y. Zhang, "A New Bamboo-Shaped Sensor for Curvature Measurement With Microstructured Fiber," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 33, no. 12, pp. 619-622, 15 June15, 2021, doi: 10.1109/LPT.2021.3067004.

[5]      J. He, K. Yu, Z. Huang and Z. Chen, "Multi-Column Matrices Selection Combined With k-Means Scheme for Mobile OCC System With Multi-LEDs," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 33, no. 12, pp. 623-626, 15 June15, 2021, doi: 10.1109/LPT.2021.3079264.