2025年8月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光传感器、神经网络均衡器、水下光通信、高维光分析仪、微环谐振器、自由空间光通信等，笔者将逐一评析。
1、光传感器
加拿大麦克马斯特大学电气与计算机工程系的Liu Junzhi等研究人员设计了应用单光子雪崩二极管（SPAD）的新型光学传感器，并将其应用在光无线通信（OWC）通信系统的接收机中，如图1所示[1]。为减少符号间干扰（ISI）的负面影响，研究人员集成了时钟驱动（CD）和时间门控（TG）两类时序控制模式，搭建了开关键控（OOK）调制的OWC测试平台以评估收发功率、误码率（BER），并与仿真实验结果对比。研究结果表明：4×4 SPAD接收器表现出高灵敏度特性，例如在接收功率为-71dBm和背景光功率为-84dBm的条件下可实现3.8×10⁻³的低误码率。综上所述：该方案克服了传统SPAD接收器在低接收功率下受ISI影响信号收发的问题，可为OWC系统设计高灵敏信号接收方案提供参考。
2、神经网络均衡器
瑞典皇家理工学院的Li Dan等研究人员面向强度调制和直接检测（IM/DD）系统，应用卷积神经网络-门控循环单元（CNN-GRU）和双向长短期记忆网络（BiL STM）两种神经网络均衡器在一定程度上克服了使用环形谐振器调制器（RRM）带来的信号非线性损伤，如图2所示[2]。研究人员采用42 GHz带宽的RRM（驱动电压为2.7Vpp）实现了神经网络均衡过程。研究结表明：该方案实现了最高达256GBaud符号速率开关键控调制；当测试信号经由100米单模光纤传输后，其比特误码率可实现低于7%开销的硬判前向纠错阈值。综上所述，该类神经网络均衡器的应用可为高符号IM/DD系统有效收发及传输信号提供有力支持。
3、水下光通信
复旦大学的Zhilan Lu等研究人员针对水下可见光通信（UVLC）面临的湍流吸收、色散和衰减导致激光光场失真从而降低信号传输性能问题，设计了新型水下可见光通信（UVLC）系统，如图3所示[3]。系统中的光信号采用圆偏振光发射，并应用含稀疏双偏振三支路网络（S-DPTBN）的双孔径接收器接收，可分别探测水平和垂直偏振分量以及两者加权和，提升了系统应用的鲁棒性。研究人员还设计了8波长激光发射模块，通过波分复用（WDM）提升传输容量。研究结果表明：在无湍流、中等湍流和强湍流的情况下，应用该方案可实现144.90Gbps、143.50Gbps和140.70Gbps传输速率的信号收发，相比传统点对点系统结合深度神经网络均衡器的方案，传输速率分别提升14.00Gbps、14.00Gbps和13.30Gbps。综上所述，该方案验证了双孔径接收信号和S-DPTBN算法在复杂水下环境中应用的有效性，可为未来高速水下光通信系统的构建提供参考技术路径。
4、高维光分析仪
华中科技大学的Yuxuan Xiong等研究人员针对传统光谱仪和旋光仪同时测量波长和偏振态将导致空间、时间效率降低的问题设计了基于多模光纤（MMF）的高维光分析仪，如图4所示[4]。该装置能同时高精度测量波长和偏振态（SOP），解决了传统光谱仪和偏振仪无法同步测量多参数的问题。研究人员利用MMF对输入光的敏感性，通过光纤输出端的散斑图案变化反演波长和SOP信息；并引入了纤芯偏移拼接技术以增强模式耦合和灵敏度；且设计了名为WP-Net的神经网络来实现波长和SOP的同步测量；还通过将光学先验知识融入损失函数优化了系统接收信号的灵敏度和预测精度。研究结果表明：应用该方案可实现0.045pm波长精度和 0.0088 SOP精度的测量，相比传统方案分别提升47.06%的波长精度和36.23%的SOP精度。因为构建的该装置结构紧凑、成本低廉且具备高时空效率，未来有望应用于光通信、光学成像和光电传感等多领域。
5、微环谐振器
英国基尔大学的Sebastian Kühl等研究人员设计了应用于级联微环谐振器的光学储备计算结构，用于实现短距离收发PAM-4信号的光学均衡过程，如图5所示[5]。他们在硅基光子集成电路中引入了两个级联微环谐振器，并对112GBd符号速率下O波段波分复用传输系统进行了数值模拟仿真研究。在实验过程中，研究人员进行了基于耦合模理论的非线性建模与参数优化，比较了该结构与传统前向均衡（FFE）DSP在相同计算复杂度下的性能。研究结果表明：应用该方案能使接收信号的误码率降低一个数量级，可明显提高信号的色散容限和传输距离，同时对接收光功率和制造偏差具有高鲁棒性。综上所述，应用该装置在降低功耗和计算复杂度的同时可在短距离高速光传输系统中实现高效信号均衡过程，展示了其在未来光互连领域中的应用潜力。
6、自由空间光通信
深圳大学的Ming Zhang等研究人员设计了结合模态解复用与相干光束合成的新型自由空间光通信系统，用于在大气湍流环境中实现稳定的卫星到地面（及近地）通信过程，如图6所示[6]。他们采用少模光纤将经大气湍流影响后的自由空间光信号输入，通过模态解复用器将LP01、LP11、LP21和LP02模式分别转换为单模，且利用含压电陶瓷控制的光纤型相干合成系统以实现多路信号的相干叠加。研究人员构建1km城市通信链路，并在发射端输出功率25dBm的光信号，在接收端实现了20Gbps QPSK传输信号的有效接收（误码率低于10⁻⁶），且长期运行中无明显信号衰落或功率波动。研究结果表明：该方案兼具少模光纤高耦合效率与单模光纤高速传输优势，相较于自适应光学等抵抗大气湍流影响具有结构简单、稳定性高和易于建设等应用优势。综上所述，该方案为复杂大气环境下的自由空间光信号高速稳定传输提供了参考借鉴。
参考文献：
[1] LIU J, JIANG W, NASROLLAHZADEH Y, et al. A Novel CMOS SPAD Receiver for Optical Wireless Communication[J/OL]. Journal of Lightwave Technology, 2025, 43(19): 9024-9030. DOI:10.1109/JLT.2025.3596057.
[2] LI D, OSADCHUK Y, OSTROVSKIS A, et al. 256 GBaud RRM-Based OOK Link in C-Band Enabled by Neural Network Equalization[J/OL]. Journal of Lightwave Technology, 2025, 43(19): 9148-9156. DOI:10.1109/JLT.2025.3599665.
[3] LU Z, LI F, CAI J, et al. Turbulence Resistant Dual-Aperture Receiver With a Sparse Dual-Polarization Triple-Branch Network in Underwater Visible Light Communication[J/OL]. Journal of Lightwave Technology, 2025, 43(16): 7663-7675. DOI:10.1109/JLT.2025.3576713.
[4] XIONG Y, WU H, ZHANG M, et al. Multimode Fiber Based High-Dimensional Light Analyzer[J/OL]. Journal of Lightwave Technology, 2025, 43(16): 7840-7846. DOI:10.1109/JLT.2025.3580158.
[5] KÜHL S, LALEH M S, MATAJI-KOJOURI A, et al. Cascaded Micro-Ring Resonator Based Reservoir Computing for Optical Equalization of PAM-4 Short Reach Signals[J/OL]. Journal of Lightwave Technology, 2025, 43(15): 7285-7292. DOI:10.1109/JLT.2025.3572354.
[6] ZHANG M, WEI Z, LEI T, et al. High-Speed Free-Space Optical Communication Using Mode Demultiplexers and Coherent Beam Combining[J/OL]. Journal of Lightwave Technology, 2025, 43(16): 7590-7596. DOI:10.1109/JLT.2025.3577382.
