光纤在线特邀编纂：邵宇丰王炼栋
2015年1月出书的JTL次要登载了以下一些标的目的的文章，包罗：光收集及子系统、无源和有源光器件、光传输、调制与信号处置、光纤手艺，笔者将一一评析。
光收集及子系统
无源光收集（PON）和挪动通信系统（）是目前通信市场次要的两大候选手艺，它们除了有家喻户晓的容量高的特点以外，还具有可用于多营业的办事质量（QoS）。无源光收集（PON）是接入手艺，以很高的成本效益和高容量而闻名；而挪动通信系统（）是无线宽带接入手艺，该手艺曾经取得了市场的普遍承认，由于它易于摆设、具有供给挪动办事的能力、而且成本效益较高。无源光收集（PON）和挪动通信系统（）进行手艺融合，就能够构成一种无线光宽带接入收集，这种收集形式具有很多方面的劣势，例如能够在泛博农村地域扩展收集笼盖、支撑挪动宽带办事、并可以或许按照需要在某一地域进行宽带收集的快速摆设。不外在对宽带办事的办事质量需求处置方面，这两种手艺有着分歧的设想。例如，挪动通信系统（）采用流量分类体例来支撑分歧的办事质量（QoS）需求，而无源光收集（PON）布局中没有如许的机制来区分分歧类型的流量。同样这两种手艺在节能方面也具有分歧的体例。在这篇文章中，来自埃迪斯科文大学工程学院的研究人员提出了一种办事分类映照，将在无源光收集（PON）与挪动通信系统（）手艺融合的收集中使用，这种映照是基于M/G/1列队模子的。他们同时还提出了一种根据类此外省电机制，能够显著改善无线设备的休眠周期，而不会影响所要求达到的办事质量。现实利用成果表白，研究人员所提出的根据类此外省电方案，能够使功耗降低多达80％，而且可以或许用户获得响应办事级别所要求的办事质量。
无源和有源器件
对于下一代光收发机来说，能否成功的环节是发射机中利用的数字信号预处置手艺。目前科研人员所面临的次要挑战之一是数模转换器（DAC）无限的分辩率和-3分贝的带宽，这严峻了发射机的传输机能。另一方面，当前频谱效率很高的传输收集对非线性信道毁伤极为，这又从素质上了系统所能达到的最佳机能。在这篇文章中，来自科锐安无限公司研发部、荷兰埃因霍芬理工大学COBRA研究所的科研人员采用了一种简单的数字预加重（DPE）算法，用以减轻数模转换器（DAC）惹起的信号失真，并进一步申明了这种数字预加重（DPE）算法对非线性传输机能的影响。科研人员通过数字计较和尝试验证发觉，这种数字预加重（DPE）算法不只能够抵消数模转换器（DAC）的低通响应，使之能以更高的波特率进行传输，还能够更大的非线性信道误差。在尝试中，科研人员采用背靠背设置装备摆设的4进制、8进制、16进制极化复用正交幅度调制（PM-QAM）体例，能使系统的传输波特率别离达到50、46和44Gbaud，此时数模转换器（DAC）典型参数规格为16千兆赫-3分贝带宽和5.5位无效比特数。此外，研究还表白，系统的机能改善程度跟着数字预加重（DPE）算法调制阶数的添加而添加，最大改善幅度达到约2.2分贝。在保守采用集总式放大的尺度单模光纤传输链上，利用数字预加重（DPE）算法后，在4进制极化复用正交幅度调制（PM-QAM）体例下最大传输距离可达到约10000公里；在8进制极化复用正交幅度调制（PM-QAM）体例下最大传输距离可达到约5000公里；在16进制极化复用正交幅度调制（PM-QAM）体例下最大传输距离可达到约3000公里。最初，科研人员还发觉，与采用连结信道间隔（4进制、8进制和16进制极化复用正交幅度调制要求的最小信道间隔别离为1.1倍波特率、1.15倍波特率和1.2倍波特率）来减小非线性毁伤比拟，利用数字预加重（DPE）算法更有劣势。
光传输
来自卑学电气与电子工程系的研究人员引见并验证了一种激光相位噪声弥补手艺的无效性，这种弥补手艺是用于采用长符号的相关光正交频分复用（OFDM）系统。实现相位噪声弥补是通过夹杂调制的多频带光正交频分复用（OFDM），并由数字滤波器组手艺辅助完成。而对于多个子带中某一个子带，是采用离散傅立叶变换扩展正交频分复用（OFDM）手艺进行调制的。研究人员的尝试成果表白，当16进制正交幅度调制信号以114.8吉比特/秒的速度在480公里长的尺度单模光纤上传输时，本文所保举的手艺能够对高达1兆赫兹的激光相位噪声进行弥补。
近期以来，双向中继逐步被认为是一种频谱效率较高的通信手艺。在双向中继手艺中，两个用户处于两个分歧的时隙，他们在一个中继节点的协助下互换消息，从而实现消息的全速度传输。在本文中，来自印度ITM大学电气电子与通信工程系和Netaji苏巴斯手艺学院电子与通信工程部的研究人员考虑在遭到大气湍流式微和错位误差的影响下，若何采用中继节点体例来改善双向空间光通信系统的通信质量。湍流发生的多个式微信道，彼此之间是的、但不必然完全不异，可按M-分布建模。错位式微的特点在于具有指向误差，因而能够推导出合用于中缀概率和差错率的新型封锁表达式。研究人员还考虑了系统的误码机能，对以采用子载波强度调制为根本的M进制相移键控调制系统和M进制正交幅度调制系统进行了阐发。阐发成果通过蒙特卡洛模仿方式进行了验证。
来自日本日立公司地方研究尝试室的科研人员开辟了一种新型毛病恢复系统，它包罗基于现场可编程门阵列（FPGA）的光开关（SW）单位，在多芯光纤（MCF）链上使用。这个用于办理多芯光纤（MCF）链的毛病恢复系统是通过监测信号（FRS-MS）来判断链能否有毛病，此中链径的利用是在光开关单位动作之前就曾经进行了验证。系统采用激光信号来监测多芯光纤（MCF）的径，一般选择利用最靠得住的径作为径。在利用毛病恢复系统的多芯光纤（MCF）点对点链中，进行了信号传输尝试，成果显示，在链多次发生毛病的环境下都进行了切换，毛病径能够在很短的时间内获得恢复（大约8毫秒）。在第一次切换后经检测到多芯光纤（MCF）链中仍然没有信号，系统马长进行第二次（持续）切换，毛病径仍能够在很短的时间段内恢复（大约25毫秒）。这些恢复时间曾经少于国际电信联盟近程通信尺度化组织（ITU-T）的要求。尝试成果表白，在多芯光纤（MCF）链上利用这种包含基于现场可编程门阵列（FPGA）光开关（SW）单位的毛病恢复系统，对于添加光收集的靠得住性是有用的。
光调制与信号处置
傅立叶变换光谱仪（FTS）的光谱分辩率，保守上的表达式为Δν=0.5/δmax，此中ν是波数，δmax是最大光程差（OPD）。这个方程对于挪动镜系的傅立叶变换光谱仪（FTS）是无效的，由于其光程差（OPD）与波长无关；但不合用于光程差（OPD）与波长相关的傅立叶变换光谱仪（FTS）。在这篇文章中，来自中国科学院电子学研究所传感手艺国度重点尝试室的研究人员考虑到光程差（OPD）的波长相关性，将光谱分辩率方程点窜为Δν=0.5/[δmax+（dδmax/dν）ν]，使方程表达式无论在光程差（OPD）-色散仍是光程差（OPD）-非色散傅立叶变换光谱仪（FTS）设备上都能合用。固定式原型傅立叶变换光谱仪（FTS）利用了一种带有推挽电极的铌酸锂波导马赫–曾德尔仪，通过尝试和理论阐发对光谱仪在分歧波长下的光谱分辩率逐个做了研究，成果理论计较值和尝试数据极其分歧，这表了然点窜后的方程完全能够对傅立叶变换光谱仪（FTS）的分辩率进行精确估量。
因为在现有的可见光通信（VLC）系统中，所利用的发光二极管调制带宽无限，因而这就成为目前系统中的次要要素。采用自顺应调制手艺来提高无线通信的频谱效率，是当前被普遍研究的主要课题。虽然目前有各类物理层方面的可见光通信（VLC）方案，然而人们对自顺应调制手艺工作道理的领会还不是十分透辟。在这篇文章中，针对若何在高速可见光通信（VLC）中采用自顺应调制手艺实现高频谱效率，来自中国东南大学挪动通信国度重点尝试室、美国俄勒冈州立大学电气工程与计较机科学学院的研究人员供给了较为深切的阐发内容。阐发所涉及的三种分歧方案别离为：直流偏置光正交频分复用（DCO-OFDM）、非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）、以及单载波频域平衡（SC-FDE）。研究阐发成果表白：在低信噪比区域中，基于非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）手艺的自顺应调制方案优于其他两种方案。与基于直流偏置光正交频分复用（DCO-OFDM）手艺的方案比拟，基于单载波频域平衡（SC-FDE）手艺的自顺应调制方案具有更好的机能，而且这个方案的实现比别的两个方案简单得多。
来自哥伦比亚大学工程学院、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学计较机&电子&数学科学研究院的研究人员阐发了在伽玛伽玛信道和对数正态分布湍流信道中进行无线光通信时，子载波M进制相移键控（MPSK）和M进制差分相移键控（MDPSK）调制的误码率（BER）机能。他们研究了切确误码率（BER）和近似误码率（BER）之间的关系，此次要用于子载波M进制相移键控（MPSK）和M进制差分相移键控（MDPSK）调制，此中近似误码率（BER）是通过将误符号率除以每符号的比特数而获得的。研究人员还通过渐近阐发解析量化了切确误码率（BER）和近似误码率（BER）之间的差距。M进制相移键控（MPSK）和M进制差分相移键控（MDPSK）的近似误码率（BER）精度都取决于信道的环境。若是信道处于弱湍流环境下，近似误码率（BER）的表达式能够以很高的精度来预测系统机能；而若是信道处于强湍流环境下，近似误码率（BER）就变得不很精确，只能作为切确误码率（BER）一个恍惚的下限。
目前，一方面是不竭增加的室内宽带办事需求，而另一方面是要求削减越来越多的电磁污染，这就使得相关科研人员必需寻找更无效的频谱利用方式。由此，促成了一种可见光通信新模式的发生。在IEEE802.15.7尺度中，曾经提出了一种新的调制体例——色移键控（CSK），在支撑室内通信的同时，不会对室内照明发生影响。在这篇文章中，来自意大利罗马第一大学消息、电气与电信工程系的研究人员提出了一个基于色移键控（CSK）调制的发送/领受方案，操纵了源于脉冲调制的调制格局。本文的颁发有两个目标：一个目标是提出了用于这种可见光通信的领受机架构，另一个目标是通过运转来评估所提方案的机能，并与文献中其他同类来稿比拟较。研究人员所提出的方案抗光干扰能力很强，呈现出高传输速度和低误码率的特点，相对于其他方式仅仅是稍微添加了一些领受机的复杂度。
来自中国湖南大学消息科学与工程学院和中兴通信等机构的研究人员通过一系列尝试，对离散傅里叶变换扩频（DFT-扩频）手艺和预平衡手艺的机能进行了比力；在本文中，这两项手艺都是在244.2-Gb/s的极化复用-16进制正交幅度调制-正交频分复用（PDM-16QAM-OFDM）传输系统中利用的。预平衡手艺用以降服信道中高频功率衰减是无效的。然而，对于预平衡手艺来说，获取静态信道响应常复杂的，而且经预平衡手艺处置后，信号的峰均比（PAPR）以至有必然的升高。而离散傅里叶变换扩频（DFT-扩频）手艺也可以或许用于降服信道中高频功率衰减，同时还能够降低正交频分复用（OFDM）信号的峰均比（PAPR）。研究人员通过尝试还发觉，单波段离散傅里叶变换扩频（DFT-扩频）手艺展示出极为狭小的光滤波能力。对于8×244.2-Gb/s的波分复用（WDM）极化复用-16进制正交幅度调制-正交频分复用（PDM-16QAM-OFDM）传输系统，在软鉴定前向纠错门限值设定为2.4×10-2时，若是采用预平衡手艺，其传输距离能够达到2×420公里；而若是采用单波段离散傅里叶变换扩频（DFT-扩频）手艺，则传输距离能够耽误到3×420公里。上述尝试成果很好的申明了在高带宽相关波分复用正交频分复用（WDM-OFDM）系统中，相对于预平衡手艺，利用单波段离散傅里叶变换扩频（DFT-扩频）手艺会更为无效。
光纤手艺
光纤传感器的远期方针是成长成为一种微型的、多用处的光纤安装，这种安装包含了多种传感功能，并可以或许被看作一种布局简单但十分无效的系统。在这里，来自中国浙江大学现代国度重点尝试室、理工大学工程学院电机工程系、理工大学深圳研究院、中国计量学院光学与电子科技学院、湖北理工学院电气与电子消息工程学院、华中科技大学武汉光电国度尝试室的科研人员通过研究证明能够使用简单便利的方式来实现如许的安装，次要涉及到了微锥形光纤里的内空气腔道理。因为微锥形光纤的内空气腔布局尺寸很小，只要几十微米，因而外部细小的变化也能在腔内空间中获得切确的反映，所以使用这种道理的传感器有活络度高、鲁棒性好、容易实现的长处。采用这种道理设想的光纤传感器折射率度、应变度、温度度别离可达到1060nm/RIU（折射率单元）、22.5pm/με、80pm/℃。这种基于微锥形光纤内空气腔的安装具有矫捷、超小型、多功能、高效的特点，为光纤传感手艺的普遍使用供给了一种很有前途的新路子。
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