1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 东北大学计算机科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819
为了解决强度调制-直接检测正交频分复用（IM-DD OFDM）光通信系统中由光纤色散和非线性效应导致的传输性能下降的问题，提出利用正交偏振泵浦非简并四波混频（NFWM）产生的无波长偏移光学相位共轭（OPC）波对系统中的信号损伤进行光域补偿。首先在理论上推导了利用正交偏振泵浦NFWM生成OPC波的原理，基于上述原理，设计了无波长偏移OPC实现方式，在正交偏振态上得到与原信号波长完全一致的OPC波。然后对影响生成OPC波功率的因素进行了具体分析。最后依据优化参数设置，进行仿真验证，结果表明所提系统能够以114.375 Gbit/s的传输速率在长度为240 km的标准单模光纤链路中传输。
光通信 强度调制-直接检测 正交频分复用 色散补偿 非线性抑制 光学相位共轭
1 北京信息科技大学信息与通信工程学院信息与通信系统信息产业部重点实验室，北京 100101
2 北京信息科技大学信息与通信工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100101
3 北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871
硅基调制器具有体积小、功耗低、易集成等优势，但相较于铌酸锂调制器，线性度通常较差，从而限制了其在光载无线等通信系统中的性能。提出一种增强型最大比例混合接收机（EMRC-Rx），用以补偿硅基调制器对无源光接入网络带来的性能下降缺点。EMRC-Rx综合利用直接检测机（DD-Rx）和轻相干检测机（Lite CO-Rx）的优势，借助两种接收方式的最大信噪比占比，可以显著提升接收机的灵敏度，进而解决硅基调制器低线性度导致的系统性能下降问题。实验结果表明，当误码率高于KP4-FEC阈值1.0×10-4时，相较于DD-Rx和Lite CO-Rx，EMRC-Rx的接收灵敏度分别提升5.5 dB和8.8 dB，误差矢量幅度（EVM）分别提升32.5%和41.1%，系统性能明显得到改善。通过进一步与铌酸锂调制器进行对比发现，相比采用铌酸锂调制器的Lite CO-Rx和DD-Rx，基于硅基调制器的EMRC-Rx的接收灵敏度分别提升3.5 dB和7.9 dB，且可取得与铌酸锂调制器中MRC-Rx接近的系统性能，验证了EMRC-Rx对硅基调制器低线性度带入的性能劣化的补偿效果。本工作对在5G时代利用硅基调制器构建高可靠、低成本的光子集成接入网具有指导意义。
硅基调制器 直接检测 轻相干检测 无源光接入网 调制器线性度 光学学报
2023, 43(23): 2312002
1 中山大学 电子与信息工程学院，广州 510275
2 中山大学 广东省光电信息处理芯片与系统重点实验室，广州 510275
单边带（SSB）直接检测系统由于其低成本、简单的系统架构以及对色散的高鲁棒性，是解决80 km数据中心光互连（DCI）极具吸引力的方案。然而，信号间拍频干扰（SSBI）将是SSB直接检测系统中面临的主要问题。为了解决SSB直接检测系统中的SSBI损伤问题，文章分别对基于同相/正交（IQ）调制器和双臂马赫曾德尔调制器（DDMZM）的SSB直接检测系统展开研究。针对这两种SSB直接检测系统，分别提出了一种基于时域迭代的SSB信号重构算法和基于DDMZM的无SSBI直接检测方案。通过对算法实现原理的阐述以及仿真与实验系统的搭建，并结合仿真和实验结果，探讨了这两种方案在SSBI损伤消除方面的有效性和可行性。
数据中心光互连 单边带直接检测 信号间拍频干扰 单边带信号重构 DCI SSB direct detection SSBI SSB signal reconstruction
复旦大学信息科学与工程学院通信科学与工程系，上海 200433
为了解决传输高阶正交幅度调制（QAM）信号时的非线性损伤问题，提出了一种基于Delta-Sigma调制（DSM）的高阶QAM传输系统。通过采用1-bit量化的DSM，成功将携带有高阶QAM的离散多音调制（DMT）信号量化编码为开关键控（OOK）信号，实现了高阶QAM信号在O波段强度调制/直接检测（IM/DD）系统中的传输。由于DSM拥有较高的量化信噪比，系统最高支持满足软判决2.4×10-2阈值的4096QAM信号的传输。特别地，通过采用预均衡技术，成功实现了50/100 Gbaud DSM信号分别在O波段的50/15 km的传输。实验演示了高速DSM信号在O波段的传输系统，为高阶QAM信号在IM/DD链路的传输提供了解决方案，同时也为未来基于DSM技术的高速移动前传方案设计提供了参考。
光通信 Delta-Sigma调制 移动前传 强度调制/直接检测 光学学报
2023, 43(20): 2006004
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 东北大学计算机科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819
为了实现直接检测（DD）光正交频分复用（OOFDM）系统安全可靠通信，在发送端利用混沌加密技术来提高DD-OOFDM系统的安全性，在接收端采用Kramers-Kronig（KK）接收机来解决OFDM信号子载波拍频干扰的问题。利用混沌加密前后的图像像素值分布对系统的安全性进行分析验证。此外，分析了KK接收机的结构和其实现的条件，仿真测试了基于混沌加密和KK接收机的DD-OOFDM系统的误码率性能。
直接检测 光正交频分复用 子载波拍频干扰 混沌加密 Kramers-Kronig接收机 光学学报
2023, 43(19): 1906004
Author Affiliations
Abstract
Guangdong University of Technology, Department of Information Engineering, Guangdong Provincial Key Laboratory of Photonics Information Technology, Guangzhou, China
The carrier-free phase-retrieval (CF-PR) receiver can reconstruct the optical field information only from two de-correlated intensity measurements without the involvement of a continuous-wave optical carrier. Here, we propose a digital subcarrier multiplexing (DSM)-enabled CF-PR receiver with hardware-efficient and modulation format-transparent merits. By numerically retrieving the optical field information of 56 GBaud DSM signals with QPSK/16QAM/32QAM modulation after 80-km standard single-mode fiber (SSMF) transmission, we identify that the DSM enabled CF-PR receiver is beneficial in reducing the implementation complexity of the CF-PR process, in comparison with the traditional single-carrier counterpart, because the lower symbol rate of each subcarrier is helpful in reducing the implementation complexity of multiple chromatic dispersion compensations and emulations during the PR iteration. Moreover, the DSM-enabled CF-PR receiver is verified to be robust toward various transmission imperfections, including transmitter-side laser linewidth and its wavelength drift, receiver-side time skew, and amplitude imbalance between two intensity tributaries. Finally, the superiority of the DSM-enabled CF-PR receiver is experimentally verified by recovering the optical field information of 25 GBaud 16QAM signals, after 40-km SSMF transmission for the first time. Thus, the DSM-enabled CF-PR receiver is promising for high-capacity photonic interconnection with direct detection.
phase-retrieval optical communications direct detection digital subcarrier multiplexing Advanced Photonics Nexus
2023, 2(4): 046004
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
We experimentally built a W-band photonics-aided millimeter-wave radio-over-fiber transmission system and demonstrated the delivery of up to 8192-ary quadrature amplitude modulation (QAM) signal. Discrete multitone signals are converted into 1-bit data streams through delta-sigma modulation and then modulated onto a 76.2 GHz carrier. An envelope detector is used at the receiver side for direct detection. The results prove that our proposed system can support 2048QAM and 8192QAM transmission while meeting the hard decision forward error correction threshold of and the soft decision forward error correction threshold of , respectively. We believe this cost-effective scheme is a promising candidate for future high-order QAM millimeter-wave downlink transmission.
radio-over-fiber millimeter-wave transmission W-band delta-sigma modulation direct detection photonics-aided technique Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 040602
光子学报
2022, 51(12): 1206001
1 中国工程物理研究院 a.电子工程研究所, 四川绵阳 621999
2 b.微系统与太赫兹研究中心, 四川成都 610200
太赫兹波独特的性质使其在物理学、生物学、医疗诊断、无损检测、无线通信等领域有着广阔的应用前景。共振隧穿二极管(RTD)是一种基于量子隧穿效应的半导体器件, 利用其负微分电阻和直流非线性特性, 可以分别实现太赫兹波的产生和探测, 近年来获得越来越多的关注。基于 RTD的太赫兹探测器具有可室温工作、体积小、易集成、灵敏度高等特点, 使其在未来短距离、超高速的太赫兹无线通信及万物互联等场景具备优势。本文将重点介绍太赫兹 RTD探测器的研究进展及其应用进展, 并对后续技术发展进行展望。
太赫兹探测器 共振隧穿二极管 直接探测 相干探测 terahertz detectors Resonant Tunneling Diodes direct detection coherent detection 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(10): 991
1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 湖北大学物理与电子科学学院，湖北 武汉 430062
通过对光高频谱效率频分复用（O-SEFDM）系统的现有多种生成方式的分析，提出了一种基于修正的普适分数阶傅里叶逆变换（uIFrFT）生成方法。基于参数对称的uIFrFT，可以应用厄米特对称生成实值信号，因此避免了强度调制/直接探测（IM/DD）O-SEFDM中的上变频，实现了系统的简化。在该方案中设计了适配的球面部分检测器（SPD）。仿真结果表明，对于IM/DD O-SEFDM系统，uIFrFT生成方法在灵活性和性能上优于现有生成方法。此外，在4阶正交振幅调制（4QAM）和16QAM传输系统中，SPD相比于传统固定球面检测器（FSD）的误码率（BER）性能得到提升，而且复杂度降低了约51%。
光通信 高频谱效率频分复用 生成方法 厄米特对称 强度调制/直接探测 光学学报
2022, 42(19): 1906005
