1/10/2006，   一.網(wǎng)絡與系統(tǒng)：
先來看本期幾個光網(wǎng)絡系統(tǒng)的實測結果：
（1）為了節(jié)約運營成本，降低系統(tǒng)復雜度，并有效提高網(wǎng)絡系統(tǒng)穩(wěn)定性，越來越多的研究已經(jīng)傾向于傳輸過程不使用色散補償光纖（DCF）以及相關的光放大設備。通常要實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸中不用色散補償，顯然只有兩個途徑，或者在發(fā)射端對色散進行“預補償”，或在接收端通過電子色散補償?shù)确椒�，實現(xiàn)“后補償”。本期Bell實驗室的研究基于前者。談到色散預補償，無疑補償強度是一個關鍵參數(shù)，預補償能力強，可以支持更長距離的傳輸。Bell采用的方法是在發(fā)射端基于DCF，加了兩個彼此互聯(lián)的循環(huán)網(wǎng)，這樣的結構可以在實現(xiàn)較大預補償能力的前提下避免使用過長的DFC，進一步節(jié)省了成本。該結構色散補償能力可以從-5440ps/nm變化到-21760ps/nm。實際測試中，基于一16通道（50GHz間隔）DWDM系統(tǒng)，使用標準單模光纖，單通道使用10Gb/s的NRZ碼。對這樣的系統(tǒng)，作者通過實測實現(xiàn)了從320km到1280km傳輸距離的100％預補償。
（2）香港中文大學的研究者顯示了其具有自愈合能力的CWDM城域網(wǎng)。談到自愈合能力，通常都是采用兩個光纖環(huán)，一個作為通常的傳輸用，一個作為保護用。顯然這樣的結構挺浪費的，因此有研究者提出了單光纖環(huán)的雙向自愈合保護方案，在該方案中一般使用雙向的OADM結構�，F(xiàn)在的研究里，作者從對星型網(wǎng)絡結構進行了進一步優(yōu)化，將雙向OADM簡化為單向工作方式，大大簡化了先前的設計。在實測中，作者的改進系統(tǒng)顯示了對1.25Gb/sCWDM系統(tǒng)鏈路失敗的快速自愈合能力。
（3）多倫多大學的研究者基于漸變折射率多模光纖的局域網(wǎng)，使用窄帶高反射的多殼光纖光柵（FBG），實現(xiàn)了12個通道，300GHz間隔的WDM功能，其帶間隔離度在30dB以上。該研究開拓了基于多模光纖的局域網(wǎng)拓展系統(tǒng)容量的一個新方向。通常在局域網(wǎng)實現(xiàn)WDM功能，均使用一些體器件，無疑增加了對光纖的耦合損耗，也增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。而現(xiàn)在的結構實現(xiàn)了無接頭的全光纖化應用。作者也顯示了其多殼FBG的制作方法。
（4）在網(wǎng)絡拓撲里，實現(xiàn)雙向工作是提高系統(tǒng)容量，增強網(wǎng)絡靈活性的有效手段，實現(xiàn)雙向傳輸通常并不困難，但要實現(xiàn)雙向放大就非常困難了，一般要為此增加許多器件，并使用多段EDFA，不僅復雜度大為增加，而且由于自振蕩的影響，放大增益也受到了限制。本期臺灣交通大學的研究者提出了一種新穎的改進方案，即使用一四個端口的interleaver，在確保雙向工作的同時，可以仍采用單向放大的模式，避免了不必要的麻煩。在實際測試中，使用單模光纖，以10Gb/s的調制速率工作，在實現(xiàn)210km雙向傳輸?shù)耐瑫r，誤碼率維持在10^-9以下。
網(wǎng)絡方面其他細節(jié)的研究還有：（1）清華的研究者提出基于相位調制的NRZ信號，對光纖非線性，及放大噪聲引起的色散具有更大的容忍度，更適合40Gb/s的高速傳輸應用。作者也顯示了對不同色散程度，最優(yōu)的調制深度如何選擇；（2）Columbia大學的研究者對多階光互聯(lián)網(wǎng)的效率與成本提供了一些建議，考慮交換節(jié)點的數(shù)目，建立了多階網(wǎng)絡成本計算的一般模型。作者還證明了3×3的交換節(jié)點比2×2的更加富有效率。
波長轉換方面：（1）法國的研究者利用電吸收調制器，基于交叉吸收調制結構制作了應用于高速網(wǎng)絡的波長轉換系統(tǒng)，使用現(xiàn)在的系統(tǒng)，待轉換信號中心波長會發(fā)生紅移，從而可以降低調制器有限響應時間的影響；（2）意大利的研究者利用SOA的兩階交叉增益調制，制作了可應用于WDM網(wǎng)絡的多波長轉換系統(tǒng)，其實驗使用10Gb/s信號，同時實現(xiàn)了一200GHz間隔WDM的8通道的波長轉換，信噪比良好；（3）東京大學的研究者則自己制作了一段1米長的氧化鉍高非線性光纖，利用交叉相位調制效應制作了可以應用于10Gb/sNRZ傳輸系統(tǒng)的可調波長轉換器，特別的，由于其光纖受激布里淵散射SBS的閾值非常高，因此不會有SBS發(fā)生，使得性能更加穩(wěn)定。
系統(tǒng)方面的研究有：（1）天津大學的研究者對多點交換系統(tǒng)作了改進研究，使用交叉點開關面陣，將原來1對N的廣播式發(fā)送發(fā)展為2對N的多點式發(fā)送。其系統(tǒng)幾乎消除了分束損耗，在2對4的多點交換中，功耗低于4.5dB，信噪比和交換信號質量等參數(shù)也都很好；（2）西班牙的研究者針對光標簽交換網(wǎng)絡（標簽速率10Gb/s），顯示了其全光的地址識別系統(tǒng)。其主要原理是通過使用半導體光放大器和MZ干涉儀，制作了二字節(jié)的異或門，進而通過級聯(lián)異或門的方式構建了二字節(jié)的相關器。通過測試，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)13dB的消光比；（3）韓國研究者基于CMOS工藝制作了可用于2.5Gb/s光互聯(lián)網(wǎng)的雙向收發(fā)器，在同一芯片上可同時完成發(fā)射與接收功能，且兩者共用了放大和驅動模塊，最大化利用了資源。（4）NTT的研究者研發(fā)出了可應用于光標簽交換的時鐘晶體管陣列，為高速異步的光標簽和CMOS電路的結合提供了一個平臺，可以完成“序列對平行”或“平行對序列”的轉換。由于系統(tǒng)OEIC化，尺寸、功耗和價格都得到了合理的控制，實驗測試顯示該芯片能完成至少20Gb/s的轉換。
二.無源器件：
先來看一些集成器件：
（1）浙大的研究者基于AWG設計了結構緊湊、性能優(yōu)異的單纖三向器件Triplexer。單纖三向傳輸技術一般使用1310nm、1490nm和1550nm三個波長，將1550nm的波長用于下行模擬CATV傳輸，使用無制冷的半導體激光二極管光源發(fā)射1310nm波長，用于終端用戶的上行傳輸，而1490nm的波長則用于下行的數(shù)字傳輸，通過波分復用的方式將三方向傳輸復用到一根光纖中傳輸。由于該技術采用了點對多點傳輸方式，因此成本低，系統(tǒng)簡單，穩(wěn)定性高。而Triplexer則是相關技術的關鍵器件，其成本和性能都制約著技術的實用。由于覆蓋光譜范圍過大，通常的AWG設計是很難應用于Triplexer結構的，在現(xiàn)在的研究里，作者讓第一個波長工作在不同的衍射級，并能將波長轉換至另兩個通道中間，通過這樣的交叉級設計，突破了自由光譜范圍有限的設計限制，且讓幾個輸出波導接近等間距，最小化了器件尺寸，提高了通道均勻性。
（2）在光纖器件里，時延功能可以簡單的通過光纖延時線來實現(xiàn)。但是集成波導器件里，要實現(xiàn)時延功能就沒那么容易了，缺乏簡單有效的器件。已經(jīng)有很多研究者利用環(huán)行共振腔來完成這種延時操作，但遇到一個關鍵問題，就是這種基于共振原理的結構，其時延量和損耗大小相關，不同峰值功率的脈沖通過共振環(huán)的時延不一樣。本期快報California大學的研究者對該結構進行了改進，加了一個旁路波導，通過電壓調節(jié)來補償損耗，讓經(jīng)過共振器的不同脈沖具有相同的峰值功率，顯然這樣就可以實現(xiàn)獨立于損耗的時延。
空間器件方面：（1）南洋理工的研究者依靠重復寫入啁啾的光纖光柵，制作了自由光譜范圍可調的FP濾波器，通過懸臂的調整，完成調節(jié)過程；（2）秋田大學的研究者在每個液晶單元上加三個電極，電極上加了兩個不同的電壓，通過電壓調節(jié)，在液晶層面上產生對稱的不均勻電場分布，靠這樣的操作，他們制作了焦距可調的透鏡，其焦距可以從負到正的變化。
三.有源器件：
半導體激光器方面：（1）California大學的研究者報道了其基于注入鎖定的改進VCSEL激光器，在1550nm波段具有高消光比的輸出。所謂注入鎖定激光器是指發(fā)射的強度峰值波長是受另一個光源個別信號的注入所控制的一種激光器。除了消光比高達20dB以外， 其共振頻率和信號放大也分別達到了30GHz和10dB以上，這兩項指標在有報道以來是最優(yōu)的；（2）中科院半導體所的研究者將一1550nm的DFB激光器與一電吸收調制器單片集成，兩者之間為實現(xiàn)低損耗耦合，加了模斑轉換器，其依賴局部生長、量子阱結構、雙芯等工藝；（3）曾經(jīng)談到，由于量子效率限制，有源器件大多使用三五族材料，而利用現(xiàn)有半導體工藝優(yōu)勢，無源器件多集成在硅基底上，如何實現(xiàn)有無源的OEIC集成是一個難題。曾提到使用分子鍵合技術，可以把兩者集成在一塊芯片上。本期法國的研究者就發(fā)表了相關的研究�；�于分子鍵合和納米微細加工技術，將三五族的激光器和探測器與SOI材料的無源器件集成在一起，其有源對無源的耦合效率大致在35％左右。
其它有源器件還有：（1）Wisconsin-Madison大學的研究者研究了面向下一代光通訊網(wǎng)絡的超連續(xù)光源，他們將硅光纖和氟化物光纖反復級聯(lián)，并將商用的摻鉺光纖激光器與其耦合，利用拉曼光孤子的自漂移現(xiàn)象，可以獲得由1.8微米到3.4微米的超連續(xù)光源發(fā)射，其平均輸出功率接近5mW左右；（2）國立新加坡大學的研究者基于MEMs技術制作了激光器，可以實現(xiàn)高速螺旋激光發(fā)射，比起通常的空間光調制器速度要快得多。（作者 浙江大學 宋軍博士）