4/11/2005， 一、光網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)：
    1. 非線(xiàn)性對(duì)差分正交相移鍵控(DQPSK)調(diào)制的影響及抑制：采用DQPSK技術(shù)并結(jié)合偏振復(fù)用技術(shù)可以將光纖傳輸容量提高四倍，至160-Gb/s，這一技術(shù)顯然是近來(lái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面的研究熱點(diǎn)，連續(xù)三期PTL上均有不同研究機(jī)構(gòu)的研究者報(bào)導(dǎo)了他們對(duì)此技術(shù)的最新研究成果。然而此前的研究也表明此技術(shù)會(huì)帶來(lái)相當(dāng)大的非線(xiàn)性噪聲，增大誤碼。本期快報(bào)來(lái)自臺(tái)灣科學(xué)院的研究者就對(duì)在DQPSK傳輸中，非線(xiàn)性效應(yīng)引起的誤碼概率有了較深入的分析。同樣快報(bào)里，來(lái)自德國(guó)Paderborn大學(xué)德研究者卻證明如果采用前向糾錯(cuò)編碼（FEC），可以有效降低誤碼，改善系統(tǒng)的噪聲容忍度。他們?cè)谑褂肍EC的前提下，采用RZ-DQPSK技術(shù)，在仍使用100GHz頻帶間隔的情況下，遍及整個(gè)C波段，實(shí)現(xiàn)了40×160-Gb/s＝5.94-Tb/s的總傳輸容量，系統(tǒng)傳輸324km后，誤碼率均非常低。另外，可以看到如果進(jìn)一步減少頻帶間隔，他們的系統(tǒng)傳輸容量增加的空間仍非常大，我們應(yīng)予以關(guān)注。仍是為了降低使用DPSK編碼后嚴(yán)重的非線(xiàn)性噪聲，特別是Gordon–Mollenauer噪聲的影響，荷蘭Eindhoven大學(xué)的研究者采用了譜反轉(zhuǎn)（SI）的技術(shù)，即在傳輸過(guò)程中將數(shù)據(jù)信號(hào)的譜形反轉(zhuǎn)。同時(shí)他們證明將這個(gè)SI操作放在傳輸回路正中效果最好，可以將誤碼率降低四倍以上。
    2. 光交叉點(diǎn)交換（OXC）的實(shí)現(xiàn)：已有不同的拓?fù)浔挥脕?lái)提供光纖通道端口之間的連接。現(xiàn)在所使用的兩種基本拓?fù)涫枪饫w通道仲裁環(huán)路和光纖交換。交換結(jié)構(gòu)允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)相互通信，因此，當(dāng)增加節(jié)點(diǎn)時(shí)，可分步提高集合數(shù)據(jù)的吞吐能力。這樣交換結(jié)構(gòu)需要交叉點(diǎn)交換功能和智能來(lái)進(jìn)行連接。兩年前，飛利浦已成功采用QUBiC4'G'生產(chǎn)世界首個(gè)單芯片12.5Gbps OXC芯片-TZA2060。其低噪音值和低電流消耗等先進(jìn)性能使QUBiC4'G'適于先進(jìn)的微波和光通訊應(yīng)用。此期快報(bào)中英國(guó)Bristol大學(xué)的研究者就基于一個(gè)4×4的OXC，成功實(shí)現(xiàn)了多節(jié)點(diǎn)操作，同時(shí)由于其采用了有源的垂直耦合器，因此沒(méi)有引入任何額外的分束損耗，同時(shí)對(duì)其在不同交換實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證下，品質(zhì)因數(shù)均很優(yōu)秀。
3. 光學(xué)位相共扼（OPC）的運(yùn)用：使用OPC是光通訊系統(tǒng)里是降低噪聲對(duì)信號(hào)影響的有效手段，而當(dāng)使用了OPC后，相位不穩(wěn)定一直是限制光纖傳輸容量的主要因素，為了解決這一問(wèn)題，法國(guó)國(guó)家通訊實(shí)驗(yàn)室的研究者使用中繼色散補(bǔ)償?shù)霓k法，有效降低了相位不穩(wěn)定的影響；光學(xué)雙二進(jìn)制調(diào)制在本質(zhì)上仍然是二進(jìn)制信號(hào)。在光通訊上應(yīng)用上可通過(guò)一個(gè)MZ調(diào)制器，采用特殊的偏置點(diǎn)，在進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的同時(shí)引入有規(guī)律的相位調(diào)制。這種相位調(diào)制在改善色散的同時(shí)，抗光損傷的能力也得到改善。已有很多研究者使用LiNbO3作為光調(diào)制，從而有效降低了系統(tǒng)性?xún)r(jià)比。此期快報(bào)貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究者使用普通商用的10-Gb/s LiNbO3調(diào)制器實(shí)現(xiàn)了42.7 Gb/s的雙二進(jìn)制傳輸，同時(shí)也證明該設(shè)計(jì)可以有效降低系統(tǒng)對(duì)信噪比的要求，增加了對(duì)公差的容忍度。
二、有源器件：
1.光發(fā)射器：通過(guò)幾期的評(píng)析，已經(jīng)知道1550nm波段的適合集成的半導(dǎo)體激光器技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，目前的研究者主要致力于改善模斑質(zhì)量，提高輸出功率。例如，許多研究者分別通過(guò)使用漸變式輸出波導(dǎo)、使用掩埋式脊形波導(dǎo)，以及使用非對(duì)稱(chēng)包層結(jié)構(gòu)等都實(shí)現(xiàn)了1.5微米附近大于500mw的單模輸出。本期快報(bào)MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的Joseph P. Donnelly教授拓展了Marcatili’s無(wú)源器件的耦合模理論，使用大尺寸的半導(dǎo)體平板波導(dǎo)，結(jié)合量子阱結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種新穎的平面耦合型半導(dǎo)體激光器，成功實(shí)現(xiàn)了1.5微米波段的860mw的穩(wěn)定單模輸出。特別有益的是由于其優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和量子阱結(jié)構(gòu)的作用，使得即便使用了大尺寸的波導(dǎo)，仍然能夠單模工作，而其4×8平方微米的模斑尺寸可以極大的降低與單模光纖耦合的損耗，這是通常的半導(dǎo)體激光器無(wú)法做到的。
2.光纖激光器和放大器：現(xiàn)在較長(zhǎng)使用的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器基本都是基于半導(dǎo)體光放大器（SOA），結(jié)合交叉增益調(diào)制、交叉相位調(diào)制等方式實(shí)現(xiàn)的。而本期快報(bào)，韓國(guó)研究者利用注入式摻鉺光纖環(huán)形激光器和分布反饋LD組成了一個(gè)新穎的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。實(shí)驗(yàn)上靠調(diào)節(jié)注入光功率大小和偏振態(tài)，從而FP、DFB和雙波長(zhǎng)模式振蕩都穩(wěn)定的被觀察到。從測(cè)試結(jié)果看，器件實(shí)現(xiàn)了在1550nm中心波長(zhǎng)附件間隔0.8nm的穩(wěn)定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，均保持了較好的通道均勻性。
盡管目現(xiàn)適合WDM應(yīng)用的長(zhǎng)波段可調(diào)光纖激光器技術(shù)還不成熟，但其優(yōu)越的特性仍廣受研究者的關(guān)注。通常為了保證光纖激光器保持均勻線(xiàn)寬，摻鉺光纖激光器（EDFL）必須用液氮在77K下冷卻。許多研究者一直致力于降低成本，讓EDFL在室溫下工作。本期快報(bào)日本電子科技大學(xué)的研究者利用線(xiàn)性腔進(jìn)行相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)了EDFL室溫下穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出，極大改善了其綜合性能。
光纖脈沖激光器（FPL）是一種重要的全光器件，在光通訊、信號(hào)處理方面都有重要應(yīng)用。然而通常的FPL脈沖頻率很難做到很高，僅幾十MHz，此次東京大學(xué)的研究者在通常的FP光纖激光器基礎(chǔ)上，改用碳納米管做飽和吸收器，實(shí)現(xiàn)了5.86GHz的脈沖輸出，特別其光纖腔長(zhǎng)僅2cm，是目前有報(bào)導(dǎo)以來(lái)最短的飛秒光纖激光器。
3. 光電探測(cè)器：波導(dǎo)光電探測(cè)器（WPD）在光通訊中有重要應(yīng)用，提高WPD光電轉(zhuǎn)換效率，提高探測(cè)光電流大小是眾多研究者努力的目標(biāo)。通常的研究都立足于改變探測(cè)器波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如使用局域衰竭型吸收層，以及使用速率匹配型分布PD結(jié)構(gòu)等。然而本期快報(bào)韓國(guó)研究者卻仍使用傳統(tǒng)WPD結(jié)構(gòu)，而對(duì)其四層吸收層的厚度進(jìn)行優(yōu)化，將光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)于傳統(tǒng)器件提高了3倍；雪崩PD（APD）是另一類(lèi)重要的探測(cè)器，本期快報(bào)上美國(guó)固體科學(xué)公司的研究者在GaAs上外延生長(zhǎng)InGaAs–InP，制作出了高性能的APD；而對(duì)另一種PD，金屬-半導(dǎo)體-金屬光電探測(cè)器（MSMP-PD），本期快報(bào)上來(lái)自臺(tái)灣成功大學(xué)的研究者對(duì)基于InGaN的MSMP-PD，通過(guò)優(yōu)化其電極結(jié)構(gòu)，使用優(yōu)化的凹面電極結(jié)構(gòu)，使其光電轉(zhuǎn)換效率大幅提高，暗電流也大幅降低。特別的，研究者也給出了器件較詳細(xì)的ICP刻蝕加工工藝流程。
三、無(wú)源器件：
1. 集成波導(dǎo)器件：通常的集成光學(xué)器件都是使用金屬掩膜，然后通過(guò)光刻，將圖形轉(zhuǎn)移到波導(dǎo)表面。然而由于通常金屬掩膜制作時(shí)使用電子束刻蝕精度有限，在光刻時(shí)會(huì)給器件引入不同程度的強(qiáng)度和相位誤差。例如對(duì)100nm的掩膜精度，引起的相位誤差可以使一個(gè)波分復(fù)用器產(chǎn)生35dB左右的串?dāng)_。掩膜精度問(wèn)題已經(jīng)成為制作高性能集成波導(dǎo)器件最大的障礙。本期快報(bào)中，日本Gunma大學(xué)的研究者針對(duì)這個(gè)問(wèn)題提出了一種簡(jiǎn)單易行的解決辦法，他們利用金屬掩膜感光發(fā)生折射率變化的特性，僅使用的商用的inkjet打印設(shè)備，對(duì)掩膜相位進(jìn)行修整，明顯降低了AWG器件的串?dāng)_。然而值得關(guān)注的是其并不高的修整精度，很可能對(duì)器件的其他特性造成傷害。提到AWG器件，另一組日本研究者使用了新穎的V型波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)，在不惡化器件性能的同時(shí)，令其尺寸壓縮到僅有通常的十分之一。
其余集成器件方面有益的研究有：利用多模干涉耦合器（MMI）的空間結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)三維面陣式輸出近兩年來(lái)一直是研究熱點(diǎn)。此前雖已多次有實(shí)驗(yàn)結(jié)果被報(bào)導(dǎo)，然而其多址分束的均衡度均不太讓人滿(mǎn)意。此次香港科技大學(xué)的研究者在100×100平方微米的輸出截面上，卻成功實(shí)現(xiàn)了8×8=64束的分束，特別是其均衡度是近年有報(bào)導(dǎo)以來(lái)最好的；法國(guó)研究者在InP基底上生長(zhǎng)了InGaAlAs薄膜，并通過(guò)加載機(jī)械應(yīng)力改變其厚度，可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的可調(diào)濾波，拓寬了其在波分復(fù)用等領(lǐng)域的應(yīng)用。
2. 光纖光柵：光纖光柵是最成熟的全光纖器件，利用其制作的濾波器插損相當(dāng)小，且可靠性相對(duì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)大為提高。本期快報(bào)有多篇文章涉及利用光纖光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)可調(diào)濾波的，其中來(lái)自新加坡網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究中心的研究論文最具代表性。通過(guò)使用一對(duì)長(zhǎng)周期光纖光柵（LPG），組成類(lèi)似于MZ干涉儀的結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變應(yīng)力，影響其透射譜，實(shí)現(xiàn)了適合WDM應(yīng)用的，波長(zhǎng)間隔0.8nm的連續(xù)可調(diào)濾波。特別應(yīng)提到的是其可調(diào)帶寬有20nm，這在已有報(bào)導(dǎo)里算是比較好的了。此外，韓國(guó)的研究者利用聚合物材料的長(zhǎng)周期波導(dǎo)光柵，通過(guò)熱光效應(yīng)改變其濾波特性，也實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)可調(diào)的濾波。但就可靠性而言，明顯使用長(zhǎng)周期光纖光柵更具潛力。（浙江大學(xué) 宋軍博士）