一、網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)：
1. DPSK調(diào)制格式：
    DPSK調(diào)制比起通常的強(qiáng)度調(diào)制，能更有效的抑制噪聲和非線性的影響，提升信號(hào)傳輸?shù)男旁氡�，從以往的評(píng)析里，我們可以看到這樣一個(gè)常見(jiàn)的研究思路：某種潛在技術(shù)相比目前通用技術(shù)可以獲得更佳優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，但受限于非線性等因素的影響，很難實(shí)用，但改使用DPSK調(diào)制格式信號(hào)以后，利用該調(diào)制格式自身對(duì)非線性的良好抵御力，使得潛在技術(shù)產(chǎn)生了實(shí)用價(jià)值。這樣的實(shí)例很多，例如使用DPSK調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離無(wú)色散補(bǔ)償傳輸；再比如Tbit大容量網(wǎng)絡(luò)里，160Gb/s的高速單通道信號(hào)也使用了RZ-DPSK調(diào)制格式來(lái)抑制PMD效應(yīng)。本期讓我們?cè)賮?lái)看一個(gè)類似的研究實(shí)例：SOA相比EDFA或拉曼放大有著功耗低，易集成，寬放大譜等許多優(yōu)勢(shì)，但由于其自身快速的增益特性，很容易受到非線性的影響。利用DPSK對(duì)非線性良好的抵御能力，很自然的會(huì)想到該格式的信號(hào)能用SOA放大。本期英國(guó)Aston大學(xué)的研究者就利用SOA做放大器，研究了40Gb/s的DPSK信號(hào)傳輸?shù)奶匦�。特別的，作者利用SOA能提供自相位（強(qiáng)度）調(diào)制的特性，能讓RZ-DPSK信號(hào)維持孤子的形式傳輸，當(dāng)然要做到這樣，還需要有良好的色散補(bǔ)償方案來(lái)配合。
    通常對(duì)NRZ-DPSK信號(hào)相位調(diào)制會(huì)導(dǎo)致頻率啁啾現(xiàn)象，進(jìn)而在光纖傳輸過(guò)程里會(huì)導(dǎo)致峰值強(qiáng)度發(fā)生漂移。研究表明RZ脈沖相比NRZ能有效防止頻率啁啾的產(chǎn)生。此外，另一些研究者認(rèn)為RZ-DPSK格式能更有效抵御PMD的影響。因此，通常認(rèn)為RZ-DPSK格式更有應(yīng)用潛力。對(duì)RZ-DPSK信號(hào)傳輸過(guò)程進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量監(jiān)控，及時(shí)分析色散及信噪比的變化，是避免誤碼產(chǎn)生的必要手段。在相位-強(qiáng)度調(diào)制的過(guò)程里，在異步強(qiáng)度柱狀圖（AAHE）上會(huì)有三個(gè)高斯分布，其高斯分布的半寬直接與強(qiáng)度自發(fā)輻射的大小有關(guān)，而兩個(gè)高斯分布之間的間距與累積色散大小也是單調(diào)關(guān)系。利用這個(gè)原理已經(jīng)有研究者對(duì)NRZ-DPSK調(diào)制格式進(jìn)行了信號(hào)質(zhì)量監(jiān)控。本期Central Florida大學(xué)的研究者仍利用AAHE方法對(duì)RZ-DPSK的信號(hào)質(zhì)量作了監(jiān)控。同時(shí)作者對(duì)探測(cè)方法作了改進(jìn)，僅從其中一個(gè)高斯分布上就可以恢復(fù)出殘余色散以及信噪比等相關(guān)信息。
    2. 光發(fā)射機(jī)：
    本期有一篇來(lái)自Stanford大學(xué)研究者的論文，他們比較了垂直共振腔面發(fā)射型激光（VCSEL）和量子阱調(diào)制器（QWM）在光發(fā)射機(jī)應(yīng)用方面各自的優(yōu)劣。事實(shí)上兩種器件都對(duì)未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用有著重大意義，可以說(shuō)它們互有優(yōu)劣，彼此互補(bǔ)。通常來(lái)說(shuō)基于VCSEL的發(fā)射機(jī)具有很高的集成度，且比起QWM能獲得更好的對(duì)比度。但是目前VCSEL發(fā)射機(jī)的可靠性不如QWM，特別在高溫環(huán)境下，性能變化尤為劇烈。本文作者通過(guò)研究進(jìn)一步指出，對(duì)較大帶寬或較長(zhǎng)傳輸距離的傳輸網(wǎng)絡(luò)，VCSEL比QWM更具優(yōu)勢(shì)，并且作者對(duì)不同發(fā)射機(jī)的功率消耗情況給出了量化的衡量方法。
    3. 光網(wǎng)絡(luò)性能：
    大家都知道光信噪比（OSNR）是衡量信號(hào)在光網(wǎng)絡(luò)里傳輸性能的重要參數(shù)，在進(jìn)行通道性能監(jiān)控的時(shí)候，OSNR也是最重要的監(jiān)控目標(biāo)，通過(guò)該參數(shù)能夠知道系統(tǒng)Q因數(shù)以及誤碼率等信息。然而最近有些研究指出單純測(cè)量OSNR并不能精確反映網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)，因?yàn)樵诖嬖谝欢ù笮�PDL的情況下，受激自發(fā)輻射噪聲（ASE）會(huì)被部分極化，在該效應(yīng)影響下，從OSNR估計(jì)Q因子會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。因此有研究者指出要進(jìn)行精確的網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控，必須同時(shí)對(duì)OSNR和ASE的偏振度進(jìn)行測(cè)量。然而ASE的偏振度是一個(gè)非常難精確測(cè)量的量，本期韓國(guó)的研究者提出了一個(gè)折中的方案，既然該偏振度無(wú)法測(cè)定，不如分析僅測(cè)量OSNR的情況下，能精確預(yù)估Q因子的概率是多大。作者指出大多數(shù)情況只測(cè)量OSNR都是可以的。例如，對(duì)0.2dB的PDL，直接從OSNR來(lái)估計(jì)Q因子的話，產(chǎn)生大于1dB誤差的概率僅為0.001％。
    相位編碼的光雙二進(jìn)制調(diào)制，在具有和通常二進(jìn)制調(diào)制相同靈敏度的情況下，只占據(jù)一半的帶寬。此外該調(diào)制格式譜效高、操作簡(jiǎn)單、具有良好的色散容忍度，因此很適合WDM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。目前該技術(shù)主要用于40Gb/s的WDM網(wǎng)絡(luò)中，可將40Gb/s的頻譜壓縮，使其能適用于低調(diào)制速率的系統(tǒng)。本期Central Florida大學(xué)的研究者分析了色散對(duì)該調(diào)制格式的影響，通過(guò)該研究可以對(duì)色散導(dǎo)致的雙二進(jìn)制編碼信號(hào)扭曲程度有一個(gè)量化的感知。比如使用10Gb/s的雙二進(jìn)制信號(hào)，傳輸213km后，接收端就可以探測(cè)到封閉的眼圖，如改用相干光探測(cè)，眼閉距離可以提高到283km。
    此外，韓國(guó)的研究者提出對(duì)WDM系統(tǒng)損耗監(jiān)控的方案也很有價(jià)值。通常對(duì)WDM系統(tǒng)進(jìn)行通道損耗監(jiān)控，均要使用額外的一些波長(zhǎng)相關(guān)的器件，如光纖光柵等。現(xiàn)在的研究，作者使用一受激自發(fā)輻射信號(hào)做參考，將該參考信號(hào)與其經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)里反射元件反射回的信號(hào)作比較，也能精確測(cè)量不同傳輸位置載波信號(hào)的損耗情況。
    二、有源器件：
    雙波長(zhǎng)激光器是一種很重要的光通訊有源器件，特別是1310/1550nm的雙波長(zhǎng)激光器，是目前單纖三向傳輸技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中最核心的器件。本期Central Florida大學(xué)的研究者對(duì)此作了研究，基于光集成技術(shù)，光柵耦合器被集成在有源區(qū)的p端，而反饋光柵則被集成在n區(qū)。反饋光柵分上下兩部分，具有兩種不同的周期，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)不同波長(zhǎng)的反饋。通過(guò)諧振腔的來(lái)回振蕩，兩種波長(zhǎng)以穩(wěn)定功率被輸出。由于兩個(gè)反饋光柵周期非常的小，因此一級(jí)衍射光具有較大衍射角，大部分能量被反射到波導(dǎo)襯底方向，被n區(qū)接收。因此器件避免了增鍍高反射層的工藝步驟。該雙波長(zhǎng)激光器具有較大的輸出功率。
    980nm的高功率激光二極管作為EDFA的泵浦源，是很重要也是很基本的一種有源器件。通常具有脊形波導(dǎo)截面的InGaAs–AlGaAs激光二極管能具有接近十萬(wàn)小時(shí)的工作壽命。然而隨著器件的逐漸老化，單橫模的輸出會(huì)變得不再穩(wěn)定，進(jìn)而影響輸出功率。本期瑞士的研究者對(duì)該類激光器不同條件下的模式識(shí)別作了研究。研究認(rèn)為脊形波導(dǎo)區(qū)域的殘余導(dǎo)層厚度是影響器件性能的重要因素，只要該厚度小于一定值，就能保證器件長(zhǎng)期穩(wěn)定、具有低閾值電流的工作。作者還發(fā)現(xiàn)當(dāng)出現(xiàn)多橫模現(xiàn)象時(shí)，加大注入電流密度雖然會(huì)引起非線性的輸出，但也會(huì)明顯改善模式的可識(shí)別性，這有利于實(shí)用中通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)整再次恢復(fù)器件以單模方式運(yùn)轉(zhuǎn)。
    光子晶體激光器是理論研究的熱點(diǎn)，其緊湊的尺寸和低損耗特性是光集成的發(fā)展趨勢(shì)。圍繞著這一問(wèn)題，各國(guó)研究者目前為止已經(jīng)開(kāi)展了很多有益的實(shí)驗(yàn)研究，然而美中不足的是基于光子晶體，實(shí)驗(yàn)上一直很難實(shí)現(xiàn)室溫下大范圍的連續(xù)波輸出。本期Southern California大學(xué)的研究者在蘭寶石基底上生長(zhǎng)240nm厚的InGaAsP包覆層，這一方面是為了能以較低折射率的形式形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，另一方面也起到了散熱片的作用�？�?jī)?yōu)化選擇點(diǎn)缺陷的數(shù)目，作者實(shí)驗(yàn)獲得了室溫下的連續(xù)波輸出。
    中遠(yuǎn)紅外波段是重要的大氣窗口，然而普通激光器發(fā)射均立足于電子空穴對(duì)的躍遷過(guò)程，因此發(fā)射波長(zhǎng)完全依賴于材料自身能級(jí)大小。依賴傳統(tǒng)的方法很難獲得中遠(yuǎn)紅外的激光發(fā)射。94年Bell實(shí)驗(yàn)室首先研制出了量子級(jí)聯(lián)激光器，突破中遠(yuǎn)紅外半導(dǎo)體激光器研究長(zhǎng)期停滯的局面，與通常的半導(dǎo)體激光器原理明顯有區(qū)別的是，量子級(jí)聯(lián)激光器沒(méi)有PN結(jié)，輻射只依賴于電子，通過(guò)量子阱導(dǎo)帶激發(fā)態(tài)子能級(jí)電子共振躍遷到基態(tài)釋放能量，發(fā)射光子可以在多個(gè)級(jí)聯(lián)勢(shì)阱中隧穿，輻射波長(zhǎng)也直接依賴于前后激發(fā)態(tài)的能量差。自94年以來(lái)，量子級(jí)聯(lián)激光器受到國(guó)內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注，成為焦點(diǎn)性研究方向之一。目前該類器件商業(yè)化做得最好的應(yīng)該是英國(guó)的Cascade公司。在我國(guó)，中科院半導(dǎo)體所對(duì)該類器件也進(jìn)行了許多富有成效的研究，其中多項(xiàng)成果也都是世界領(lǐng)先的。本期瑞士的研究者報(bào)導(dǎo)了其最新制作的量子級(jí)聯(lián)激光器，其具有的顯著特點(diǎn)是波導(dǎo)截面（或激光腔）大、波導(dǎo)損耗低、高飽和強(qiáng)度和很低的光束發(fā)射。其輻射波長(zhǎng)在4.3－5.2微米之間，室溫峰值功率接近5W。對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)模斑的測(cè)量顯示，其相對(duì)峰值功率下降一半的發(fā)射角范圍在30度以內(nèi)。
    高重復(fù)率的激光器是未來(lái)高速大容量光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不可缺少的器件，然而受到可獲得的商用電子元器件限制，在現(xiàn)實(shí)中我們很難直接獲得太高頻率的信號(hào)發(fā)射，目前該類激光器普遍采用外部倍增的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本期香港城市大學(xué)的研究者就采用光纖倍增的辦法制作了具有高重復(fù)率的多波長(zhǎng)脈沖發(fā)射器。作者還使用了雙折射光纖制作的環(huán)鏡濾波器，依賴濾波器大帶寬的特性，可以對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)信號(hào)倍增。（作者 浙江大學(xué) 宋軍博士）