一、光網絡與系統(tǒng)：
1．光交換：
    對光交換網，衡量交換效率以及帶寬利用率最重要的概念是粒度。對傳統(tǒng)的光交換模式，這種粒度可分為三個層次，即光纖交換、波長組交換和波長交換。而通常的光交換，特別是基于WDM的光網絡，波長已經是交換的最小單位。當然很多情況下波長交換仍被認為是帶寬利用率較低，而且靈活性也不高的交換。近年來，很多研究者也陸續(xù)提出了粒度更高的交換方案，即在一個波長載體上支持帶寬可變的交換。本期大阪大學的研究者基于光碼分多址的交換，在單波長上細化交換粒度。作者使用了兩種方案，一種是基于光標簽交換的原理，只在標簽部分使用碼分多址的編碼。另一種則是基于光碼分復用（OCDM）的規(guī)則，將所有信號編碼成正交的碼序列。顯然前者的最小粒度是單個數據包，后者則是單個碼序列。對基于OC標簽的光交叉互聯，其網絡架構主要由復用器、交換平臺和調度器三部分組成。而交換平臺是核心，它主要完成標簽識別（處理器）、標簽交換（交換器）和數據包緩沖（延時線）等功能。而調度器則主要用來控制數據包的緩沖時間以及路徑。而對基于OCDM的交換，作者采用的結構是先將不同通道解復用，再使用解碼器陣列來完成OC識別，再由控制器完成各OC碼的重新組序，最后重組序列經過復用器后連接至相應hop。然后作者對兩種方法進行了比較，證明OC標簽交換更有利于獲得較短的脈沖周期，且交換功耗低。而基于OCDM的交換則更加靈活，穩(wěn)定。
    在光網絡里常使用的光交換模式有兩種，一種是基于波長路由的，另一種是基于光突發(fā)交換的(OBS)。前者，組播數據被交換到一個或者多個輸出光波長上，而后者，是為了克服線路和分組交換的缺點并將兩者優(yōu)點結合起來而提出的一種面向高突發(fā)、高速率數據業(yè)務的光交換方案。盡管后者從原理上比前者更高效，但限于光緩存技術的不完善，通常其系統(tǒng)利用率也不高，數據包丟失率也較大。但很多人認為在WDM-PON里，OBS可以利用WDM器的不同輸出通道來提高系統(tǒng)效率。因此而認為OBS是特別適合WDM-PON的交換方式。而本期希臘的研究者試圖改善單向OBS的丟包問題。原理很簡單，就是控制通道內發(fā)射一個偵測數據包，在任何中間節(jié)點探測發(fā)現偵測數據包功耗明顯降低，就馬上做出應對，或者在源點轉換發(fā)射，或采取重復發(fā)射。
    此外，華中科技大學和英國的研究者共同實驗顯示了節(jié)點交叉的光開關面陣在光分組交換網中的運用。作者使用了155Mb/s的NRZ光標簽，而有效載荷主要采用了10Gb/s的DPSK信號。依賴于其成熟的開關制作工藝（基于InGaAsP/InP材料），該開關面陣能夠在2ns內完成網絡重構；而香港大學的研究者則提供了一種無串擾的多點交換網組網方案。原理很奇妙，利用了共軛光網絡的概念。如果對一個網絡拓撲圖做一系列的分解合并運算，可以得到它的共軛網絡拓撲結構。作者證明如果在原網絡里，鏈路彼此不交叉，那么在共軛網絡里則表現為節(jié)點不交叉。這樣，反過來看，我們只要設計一個不阻塞的光交換網絡，再通過共軛變換，就能夠得到路線不交叉（也就是無串擾）的光交換網絡。因為通常光交換的串擾主要來自于兩路信號同時經過一個開關元件的時候。
    2. OCDMA:
    在OCDMA系統(tǒng)里，解碼過程通常是使峰值信號能量與均方根噪聲比最大化的最佳濾波器實現的。這個過程很容易產生噪聲，且在后續(xù)回路里這些噪聲會發(fā)生拍頻效應。目前為止，拍頻噪聲是影響OCDMA系統(tǒng)性能的最關鍵因素之一，對其合理評估并加以抑制，其研究價值和良好的編碼具有可比擬的重要性。本期關于OCDMA系統(tǒng)里拍頻噪聲分析有兩篇文章：（1）第一篇來自清華大學，作者指出通常對拍頻噪聲的分析，都假設其為高斯分布。這里作者精確化了模型，考慮了相干、主要相干和部分相干等多種情況，根據矩發(fā)生函數，拍頻噪聲既有類似與多址干擾的形式，也有類似散粒噪聲的可能。通過與傳統(tǒng)高斯近似的比較，作者證明了現在非高斯近似的精確性。同時作者通過數值分析也指出，對一個非相干系統(tǒng)，當激光器線寬大于四倍的積分時間時，可以明顯緩解拍頻噪聲的影響。（2）另一篇來自英國Strathclyde大學，主要基于二維時間－波長編碼的OCDMA系統(tǒng)，作者首先分析了各種噪聲對該系統(tǒng)的影響，證明拍頻噪聲對系統(tǒng)性能惡化的影響最為強烈。之后作者證明拍頻噪聲的影響強烈依賴于碼型的選擇，不合適的碼型選擇，會讓拍頻噪聲同時在物理層和數據層強烈影響系統(tǒng)性能。對對稱的碼型，作者證明增加波長數量比增加碼長，更有利于抑制拍頻噪聲的影響。因為增加碼長，可能導致在數據層，系統(tǒng)性能強烈受限于拍頻噪聲的影響。而對不對稱的碼型，同樣的條件下，其性能明顯比對稱碼型更易受到拍頻噪聲的影響。
    此外，埃及的研究者在OCDMA系統(tǒng)里引入了滑動窗口協(xié)議，以便支持可變長度的數據傳輸�；瑒哟翱趨f(xié)議的基本思想是接收者對其接收到的每個報文進行應答，而發(fā)送者則向右滑動一個窗口位置。這時，發(fā)送者可再發(fā)送一個新的報文來保證未應答報文的總數等于窗口的尺寸。作為保證接收者的接收緩沖區(qū)不會被發(fā)送者的大量數據淹沒的流量控制的一種手段，這個窗口是具有彈性的，因此用在OCDMA系統(tǒng)里，也容易實現可變長度傳輸。
    3.WDM：
    本期NTT的研究者從性價比的角度研究了多服務WDM-PON的組網形式。作者認為對多功能WDM網絡，需要基礎設施的數量和價格主要決定于三個因素，即累計功分器的數量、提供服務的種類數、以及單個服務的服務滲透率。通過比較分析，作者得到以下結論：（1）基于芯帶光纖和OLT的外圍設備成本會隨著每個配線點分束器的數量而變化；（2）根據服務滲透率的不同，要獲得最低系統(tǒng)成本所需最小分束器數量也不同；（3）如果服務滲透率不高，對有兩項主要服務的網絡，采用兩個分離的結構比兩個服務共用一個網絡更有利于獲得低的成本；（4）而當服務滲透率較高，或者超過三個主要服務要復用的情況下，采用共享式的網絡結構則比不同服務分立的結構更有利于降低成本。這里作者對網絡價格的評估是基于目前市場上商用系統(tǒng)與器件的最新價格。
    此外關于WDM-PON相關子系統(tǒng)的文章還有：（1）巴西的研究者面向CWDM應用，實驗顯示了覆蓋S+C+L三帶通摻鉺光纖放大器，該系統(tǒng)里也加入了色散補償模塊，能夠實現對為CWDM的七個波長進行放大；（2）本期我作為共同作者也發(fā)表了一篇文章是關于WDM-PON網絡光通道監(jiān)控器模塊設計的。整個模塊集成在InP芯片上，其無源部分是基于刻蝕衍射光柵結構的解復用器，而有源部分則直接在接受端波導包層引入緩沖層后鍍電極。以前類似的系統(tǒng)都使用了輸出波導導光，這限制了通道3dB帶寬。這里我們對無源部分采用平場設計，使得不同的波長輸出點在一條直線上，且不使用輸出波導，因此對單一通道頻譜響應是類似矩形的平頂，這放寬了對波長穩(wěn)定的要求。而文章內容的核心點在電極設計上，通過優(yōu)化其形狀，讓探測通道在最短的距離內獲得最大的能量吸收，且維持相對較低的帶間串擾和偏振相關性。
    4. 網絡性能：
    （1）法國的研究者研究了使用RZ-DPSK格式的系統(tǒng)中，非線性相位噪聲的影響。該噪聲主要來自于ASE噪聲和光纖非線性效應的耦合作用。作者證明，通過對RZ信號的占空比調節(jié)，可以有效抑制該噪聲的影響。進一步作者也證明通過對該占空比的調節(jié)，還可以有效提高基于RZ-DPSK信號的超密集波分復用系統(tǒng)的性能；（2）意大利的研究者分析了選用不同光再生器對系統(tǒng)性能的影響，作者首先證明非單調的傳遞函數對信號質量有嚴重的影響，因此最好選用飽和的全光再生器。之后作者發(fā)現全光再生的性能主要決定于兩個因素，一是傳遞函數的斜率，二是其門限位置。接著，作者還暗示了，采用門限位置優(yōu)化的光電光再發(fā)生器有可能獲得比全光再生器更優(yōu)的性能。
二、有源器件：
    在高輸出光電探測器方面，有一類很受關注的器件，叫單向載流子傳輸光電探測器（UTC-PD），其具有高飽和輸出、高速響應、低工作電壓等優(yōu)勢。所謂單向載流子，意思是在特定的半導體結構里，讓電子產生過速效應，而空穴則無法產生該效應，進而只讓電子作為自由載流子的工作模式。UTC-PD最先由NTT研制出，而目前性能最好的UTC-PD也是NTT研發(fā)的。本期NTT的研究者將UTC-PD結構與另一種探測器，側面折射光電二極管（RFPD）相結合，以便進一步提高探測器的靈敏度。后一種探測器顯著特點是光由側面接收，然后沿吸收層對角線方向傳輸，顯然由于有效吸收長度增加而提高了能量吸收率。但由于光沿對角線傳輸存在較明顯的偏振差異，所以通常RFPD是偏振敏感器件。因此這里作者再通過吸收層的優(yōu)化設計，讓不同層面的反射光干涉以補償偏振差異的影響。最后作者再通過優(yōu)化電極結構，最大化了敏感度。最后探測器的響應度為1A/W，偏振相關度則低于0.2dB。