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05年5月PTL主要光通訊論文評析

光纖在線編輯部  2005-05-20 01:10:08  文章來源:綜合整理  版權所有,未經許可嚴禁轉載.

導讀:

一、網絡與系統:
    多協議標簽交換有較強的流量和網絡帶寬管理功能,能有效避免網絡阻塞,適合對對時延、抖動和傳輸質量有特別要求的應用業(yè)務(如語音和視頻業(yè)務等)。在WDM進入實用階段后,人們進而用波長作為標簽,從而產生了所謂的光波長標簽交換(OLS),可將光交叉互聯設備視為標簽交換路由器進行網絡控制和管理。近年來,很多報導提出了一項可應用于OLS標簽生成的技術,即光載波抑制與分離(OCSS)。然而為了使通常OCSS技術實現標簽和載荷信息間頻率間隔固定,必須在系統中引入波長轉換裝置,顯然這增大了系統復雜性和成本。本期快報美國Georgia工學院的相關成果很有意思,他們的系統在一個多結點OLS網絡里,成功避免了使用波長轉換裝置,其實測距離近140km,OOK標簽速率2.5Gb/s,DPSK信號速率10Gb/s,在簡化了系統構成下,卻實現了與早先報導相近的性能。
    對高速傳輸的光網絡,合適的調制方式能有效將傳輸頻帶壓縮,提高頻帶利用率,現在適合40Gb/s高速調制傳輸的方式主要有很多,且各有利弊,對現有調制方式進行改進,提高系統綜合性能,降低復雜性一直都是研究熱點。信號調制格式上,新加坡信息研究院發(fā)布了他們對DPSK和ASK-Manchester調制進行了改進,提出了一種所謂的“PSK-Manchester”,從而明顯改善了傳輸系統對相干噪聲的容忍度,這樣可以將傳輸網絡中的放大器數目減少,降低系統成本;CSRZ是中長距離WDM傳輸中非常合適的調制方式,但是由于溫度變化或者設備老化等因素,調制脈沖的峰值位置市場發(fā)生偏移,即所謂的時間失配(TM),極大惡化了調制性能,本期快報,香港中文大學的研究者簡單使用電子均衡器成功消除了調制中TM的影響,對光網絡中TM導致的信號扭曲以及PMD帶來的影響都起到了明顯抑制作用。
     多次談到對單通道高速調制系統,由于系統對色散和非線性的容忍度大幅降低,因此色散管理尤為重要。本期快報,Bell實驗室相關的兩項研究成果都很有趣,第一項:通常的色散管理研究對復用通道均使用相同的調制速率,而此次的研究卻關注于10Gb/s和40Gb/s混合傳輸的WDM網絡(其實這樣的混合調制在實際網絡中是經常遇到的)。對這樣的混合網絡色散管理會遇到很多問題,比如對40Gb/s調制進行色散預補償或后補償之后,由于XPM引起的殘余色散同樣會給10Gb/s傳輸帶來重大影響,此外通常對40Gb/s調制的色散管理采用的單周期色散補償效果會隨傳輸距離而改變,需要動態(tài)補償,明顯增加了系統復雜性。Bell此次提出了“雙周期”色散補償,使得補償效果不再依賴于傳輸距離,且同時消除了XPM對10Gb/s傳輸的影響,該方法對這種混合調制WDM系統很有意義;另一項還是存在PDL的情況下對PMD補償。其實這方面論文很多,且一直以來有兩種論調,其一是兩者可以同時補償,其二是必須分別補償。Bell此次的研究傾向于前者,且在應用了前向糾錯的系統里使用了多個高速偏振擾頻器,號稱在大帶寬內同時補償了PMD和PDL,并對使用擾頻器的分布狀況作了一些討論。
    二、有源器件:
    研制性能穩(wěn)定的適合中長距離通信的長波段VCSEL激光器,一直以來都是研究人員的夢想。本期PTL,有三篇相關文章對此作了有益工作。瑞士聯邦工學院的研究者利用鍵合技術在InP諧振腔的兩邊各鍵合一個AlGaAs–GaAs 分布Bragg發(fā)射單元,將輸出波長紅移,制成了1310nm輸出的VCSEL激光器;NEC的研究者則利用MOVPE技術在VCSEL腔附近生長GaInNAs量子阱結構,實現了室溫1342nm的輸出,一個顯著優(yōu)勢是域值電流非常低,僅2.8mA左右;而加利福尼亞大學的研究者則對此前以多次被報導的1310nm的AlInGaAs VCSEL激光器共振頻率和增益特性等隨溫度的改變情況進行了分析,可見盡管 長波段VCSEL激光器時有報導,但綜合性能需要進一步完善,要想真的應用于中長距離通信尚需時日。
    由于量子點/阱激光器具有高微分增益和高的調制速率等優(yōu)點,近年來也深受矚目。美國Colorado州立大學在本期PTL證明在使用MOCVD生長InGaAsN–GaAsP–GaAs量子阱激光器的時候,必須控制N的含量,以0%-0.5%為宜,過高的N含量會直接降低器件的使用壽命;Illinois大學的研究者則分析了InP–InGaAlP量子點激光器在存在自發(fā)輻射(ASE)和張力誘發(fā)的增益改變的情況下輸出特性的改變,觀測到較低的注入電流就可誘發(fā)TE偏振的ASE,從而一個有趣的現象被發(fā)現,即由量子點輸出改變?yōu)榱孔狱c-阱混合輸出;同樣來自Illinois的另一研究組則提出了一種新的量子點激光器制作工藝,工藝主要依賴于電子束刻蝕,并局部使用MOCVD,在室溫得到了穩(wěn)定的輸出。
    適合WDM應用的半導體激光器和放大器本期也有幾篇不錯的研究。首先美國Maryland大學的研究者在通常SOA中制作了一個單一的量子阱結構,從而將放大譜寬擴大到從1540nm-1620nm,且短波具有較高飽和增益,全帶增益24dB左右,兩偏振增益差別也很小,很適合CWDM應用;荷蘭Eindhoven大學的研究者利用兩個AWG級聯制作了一個多波長激光器,使用級聯AWG后能達到高品質的激光穩(wěn)頻,并且器件更加容易集成。激光輸出方向性和隔離度也較好,作者暗示他們正實驗將他們的多波長激光器用于全光分組交換中。
    接收器方面,美國Centillium通訊的研究者設計了155Mb/s的雙向爆發(fā)模式PON光接收器,響應速度比同類器件更快,能動態(tài)對域值進行調整;美國Georgia州立大學在本期快報報導了其對量子阱中InAs–InGaAs自組織三色量子點探測器的研究,證明可以改變量子阱尺寸改變操作波長和相應的性能參數;柏林技術大學的研究者則對OTDM接收器提供了一種性能分析方法,把其等效為電子OTDM接收器來分析,證明可以精確預估光電流大小,交換窗口形狀對信噪比的影響等。
    光纖激光器方面也有讓人眼前一亮的研究成果出現,香港Polytechnic大學報導了他們最新的光纖環(huán)狀激光器,在通常摻鉺摻鉍的基礎上又摻入了鑭,在1545nm-1575nm波段實現了0.8nm間隔,35個波長的可調輸出,其性能也相當穩(wěn)定,在連續(xù)兩小時輸出測試中波長漂移小于1pm,峰值功率變化小于0.15dB。從其顯示性能看,該激光器性能已經可以與半導體激光器陣列相媲美了,可以作為WDM光源,這勢必拉近了全光纖網絡與我們的距離。
    其余幾個有趣的有源器件研究為:新加坡國立大學報導了其基于納米工藝的數字信號驅動的VOA,主要使用多晶硅材料,整個器件尺寸僅196nm大;MIT的研究人員報導了他們基于硅波導設計的電光調制器,通過電注入載流子改變折射率,可以實現較高的相應速度,且半波電壓相對于鈮酸鋰調制器小的多;美國Wellman光學的工程人員利用單腔標準具級聯的方法制作了可調的色散補償器,當五個標準具級聯的時候,色散補償范圍可以達到正負500ps/nm;New Mexico大學的研究者在InAs–InP半導體激光器中生長量子線,利用四波混頻效應制成了波長轉換器,轉換頻寬在1.8-3.8THz左右;東京大學的研究者則將1km的光纖,每米扭15圈左右,利用光纖中的交叉相位調制,制成了偏振不敏感的波長轉換器,其在160Gb/s的高速調制網絡中傳輸依然進行偏振獨立的波長轉換。
    三、無源器件:
    無源方面文章不多,簡要看一下有意思的幾篇。法國CCLO利用紫外曝光技術連續(xù)改變聚合物波導的折射率,從而制作了一個光纖與波導模斑轉換的適配器,可以讓光纖與波導耦合時的損耗降低到一個較低的水平。此外濾波器方面,清華的研究組對利用FBG制作大帶通梳狀濾波器的技術進展作了報導,他們通過調節(jié)FBG寫入的位移平臺來改進相位變化,利用同一個相位掩模,可以做出不通帶通性能優(yōu)良的梳狀濾波器;California大學則基于微共振環(huán)濾波器,提出了一種新穎的改進設計,不僅通過電壓調節(jié)能夠連續(xù)改變共振波長,而且通過單片集成MEMs元件,能夠改變波導位置,從而改變耦合效率。濾波器單片集成于SOI材料上,其消光比達到了9dB。(浙江大學 宋軍博士)
關鍵字: PTL
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