一、光網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)：

光纖微波通訊（RoF）： 
    隨著移動通訊，特別是視頻、移動上網(wǎng)等業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，對無線通訊的容量要求也日益提高�；旌蠠o線與光纖的RoF系統(tǒng)，利用了微波和光纖通訊各自優(yōu)勢，將毫米波信號調(diào)制到光載波上，用光纖進(jìn)行傳輸，再在各節(jié)點上用天線進(jìn)行發(fā)射。這樣的技術(shù)近來受到很多研究者的關(guān)注。本期以色列的研究者對具有波長交換功能的RoF系統(tǒng)進(jìn)行了研究。作者的系統(tǒng)在中心站（CS）使用了可調(diào)激光器（TL）。信號到達(dá)CS，首先利用電子電路緩存，判斷其目標(biāo)基站（BS）位置，這里每個BS固定使用一個波長，由TL調(diào)節(jié)發(fā)射相應(yīng)波長，將信號發(fā)射到目標(biāo)BS傳輸。促使TL波長選擇是靠CS部分電子電路發(fā)射觸發(fā)信號來實現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)射相應(yīng)波長后，先經(jīng)過低通濾波器來限制譜寬，之后RF信號在放大后，通過外部調(diào)制加載在該光頻上。經(jīng)過光纖傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點位置，通過光纖光柵（FBG）和環(huán)路器將相應(yīng)波長解復(fù)用，最后在將光信號轉(zhuǎn)化為電信號處理。作者接著研究了TL在完成波長切換過程相應(yīng)時間對Q因子的影響。發(fā)現(xiàn)要獲得穩(wěn)定的性能，兩次波長切換的時間間隔必須大于140ns。同時作者也證明了兩次波長切換不同波長間的串?dāng)_并不強(qiáng)烈。這支持了作者可以用TL實現(xiàn)RoF系統(tǒng)波長切換交換功能的觀點。

WDM-PON： 
    高成本，特別是適合WDM多波長通道特性的光源成本較高，是限制WDM-PON實用化的關(guān)鍵因素。為了降低光源成本，很多研究者提出了“無色光源”的概念。即將WDM光源標(biāo)準(zhǔn)化，對不同的波長通道可以使用相同的光源，而通過其它一些辦法來實時的對使用波長做出選擇。目前已有的相關(guān)技術(shù)可歸納為三類：使用放大自發(fā)輻射注入的FP激光二級管、使用波長注入的反射式半導(dǎo)體光放大器（RSOA）和使用自注入式的RSOA。前兩種必須使用大帶寬的光源，第三種由于使用了AWG等器件，插入損耗較大。本期韓國三星的研究者建議使用限幅的RSOA，通過溫度改變來實現(xiàn)“無色光源”。這里作者使用的RSOA不同于通常結(jié)構(gòu)之處在于其在有源層加入了多層量子阱結(jié)構(gòu)，目的是增強(qiáng)器件對溫度的敏感性。作者通過偏壓的改變來控制該單元溫度在0到60攝氏度間變化，且以2度為步長。作者將該光發(fā)射器應(yīng)用在了調(diào)制速率155Mb/s，傳輸距離25km，共32個通道的WDM-PON中，通過測試證明，誤碼率可以維持在10-10以下。

3R： 
    已有的脈沖再整形基于高非線性光纖環(huán)鏡（NOLM）與半導(dǎo)體光放大器（SOA）來實現(xiàn)。但采用NOLM來實現(xiàn)脈沖再整形實驗裝置復(fù)雜，需要較高的輸入光功率，且對信號偏振、光纖參數(shù)的依賴性也很高。而SOA是一有源器件，一般需要波長轉(zhuǎn)換過程。這里法國的研究者建議使用飽和吸收器件來實現(xiàn)對高速脈沖的再整形，指出其顯著優(yōu)勢為：無源工作、偏振不敏感、容易使用、馳豫時間短、成本低等。并且作者特別指出使用該方法做脈沖整形可以針對未來160Gb/s的高速網(wǎng)絡(luò)。作者實驗中使用的飽和吸收器是在七層InGaAs-InP量子阱的腹部制作了非對稱的FP微腔。再使用金屬氧化物氣相外延工藝將Ni6+離子摻入，以便將載流子生命周期降低至幾個皮秒左右。器件使用薄的銀膜做后向反射鏡，以兩層介質(zhì)的SiO2-TiO2做前向鏡。實驗測試中，作者先使用脈沖發(fā)生器生成80GHz的脈沖序列，通過耦合器分為兩束，通過兩束產(chǎn)生適當(dāng)時延，再時分復(fù)用來生成160Gb/s的脈沖序列發(fā)射。其中一束連接可調(diào)光衰減器來人為的控制“鬼脈沖”的大小。信號經(jīng)過光放大后，通過光環(huán)路器，環(huán)路器下端光由光纖入射到飽和吸收器上，由于器件后端有銀膜，將信號返回，在光纖末端有光纖微透鏡來收集光能量（插入損耗大約10dB左右）。這樣信號再回到環(huán)路器進(jìn)入探測端。作者考察了脈沖再整形效果與輸入光功率的關(guān)系，證明當(dāng)該功率在80mW左右能得到最佳的脈沖整形效果，抑制“0”的功率，而對“1”基本沒有影響。

高速脈沖發(fā)射： 
    高重復(fù)率的飛秒脈沖在光通訊里有許多應(yīng)用。目前很多研究者立足于AWG結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)這一功能。利用器件相鄰陣列波導(dǎo)具有特定的長度差，進(jìn)而可讓輸入脈沖在經(jīng)過陣列波導(dǎo)后產(chǎn)生一定間隔的時延。不同研究者利用這種空間對時間的處理，結(jié)合其它一些輔助元件來實現(xiàn)各種分布的高重復(fù)率脈沖序列。本期Texas Tech大學(xué)的研究者利用反射式AWG（RAWG）和一相位掩膜來實現(xiàn)任意分布的超快脈沖序列發(fā)射。所謂RAWG就是只使用半個通常的AWG，而在中間使用反射鏡，這通常是為了最小化器件結(jié)構(gòu)而提出的，而用在其它擴(kuò)展場合就可以在中間反射層加入很多其它元件來實現(xiàn)各種目的。這里作者先將相位掩膜貼在半個AWG的后面，再一起沉積銀膜作為反射鏡。這里的相位掩膜是在一塊半導(dǎo)體材料上有規(guī)律的刻蝕一些槽，從而產(chǎn)生一些0和π相位交替分布的相位單元。在把這樣的相位掩膜加在反射鏡前方后，顯然最終的脈沖輸出會受到波導(dǎo)陣列干涉與相位陣列反射雙重疊加的影響。即是通過相位掩膜對原脈沖序列分布產(chǎn)生影響，以獲得特定分布的脈沖序列。而對脈沖分布的調(diào)節(jié)主要是通過0和π相位單元數(shù)目以及位置的變化來實現(xiàn)的。但從上面的介紹可以知道，作者的方法不是可調(diào)的。即要獲得一定的脈沖分布，必須對應(yīng)使用一個不同的相位掩膜。

波長轉(zhuǎn)換： 
    常用的波長轉(zhuǎn)換器，原理主要有三種，一是利用SOA的交叉增益調(diào)制或交叉相位調(diào)制效應(yīng)，二是利用電吸收調(diào)制器（EAM）的光電效應(yīng)，三是基于光纖中的四波混頻效應(yīng)。本期California大學(xué)的研究者報導(dǎo)了其基于EAM的波長轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并對相關(guān)性能進(jìn)行了測試。該系統(tǒng)被單片集成在一塊半導(dǎo)體材料上，包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)兩個模塊。接收部分先對入射信號使用SOA進(jìn)行兩次放大，之后通過漸變波導(dǎo)將能量聚焦，照射在一具有雙層量子阱結(jié)構(gòu)的光電探測器（QW-PIN）上。檢測信號再次被放大，進(jìn)入發(fā)射機(jī)模塊，由具有采樣光柵的分布Bragg反射激光器（SGDBR）發(fā)射光載波信號，經(jīng)過EAM單元調(diào)制，發(fā)射另一波長激光。這里SGDBR具有四段結(jié)構(gòu)，且和EAM一起同時受到電壓源和直流偏置的控制。來對發(fā)射波長進(jìn)行控制。之后作者對這樣系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測試分析，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)偏振敏感，于是作者通過后期工藝，如再生長一些膜層來抵消這種效應(yīng)。此外作者也證明通過對入射波長功率進(jìn)行優(yōu)化，能夠獲得最小的轉(zhuǎn)換功耗，以及相對較大的消光比。

    二、有源器件：

    California大學(xué)的研究者研制了硅材料和三五族材料混合型的半導(dǎo)體光放大器，也就是光主要被約束在硅波導(dǎo)內(nèi)傳輸，倏逝波尾巴脫在三五族材料里，被放大。顯然這也是為了解決硅材料最適合光集成，而量子卻效率差的矛盾，而提出的折衷解決方案。工藝上作者先制作了SOI的無源結(jié)構(gòu)，再在另外在一塊InP材料上制作有源量子阱結(jié)構(gòu)。在低溫下利用氧等離子體作用，可以將兩塊芯片貼在一起，再在300度的溫度下退火，最后再結(jié)合兩種不同氣體的反應(yīng)離子刻蝕操作，InP基底被移去，成了最終的混合型器件。該放大器能夠?qū)π盘枌崿F(xiàn)13dB的放大，其輸出飽和功率在11dBm左右。

    臺灣中央大學(xué)的研究者利用臺灣半導(dǎo)體公司自主產(chǎn)權(quán)的0.18μm的CMOS工藝，制作了高速、高響應(yīng)效率的硅光電二級管�，F(xiàn)在工藝非常利于批量化、陣列化生產(chǎn)，且器件性能也是國際領(lǐng)先的；意大利的研究者采用InGaAs異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，有源區(qū)采用了六層InAs量子點結(jié)構(gòu)，實驗上在15－85度的大溫度范圍內(nèi)，實現(xiàn)了單橫模的輸出；Princeton大學(xué)的研究者使用離子束加工在量子級聯(lián)激光器內(nèi)制作了亞波長的光柵，大大降低了器件的端面反射。

    光纖器件方面，Georgia理工的研究者探討了多模光纖做拉曼放大的可行性。作者認(rèn)為多模光纖的拉曼增益是和通常單模光纖相當(dāng)?shù)�。并且作者證明通過對GeO2濃度的調(diào)節(jié)可以有選擇的對某個模式能量進(jìn)行放大，這是很有趣的結(jié)果。

    三、無源器件：

    浙大的研究者在光子晶體光纖包層使用圓的空氣洞，在芯層使用橢圓空氣洞，獲得了極高的雙折射（大于0.01）和極低的光纖限制損耗（小于0.001dB/km）；臺灣中山大學(xué)的研究者改進(jìn)了傳統(tǒng)多模干涉耦合器（MMI）的設(shè)計方法，采用分段式結(jié)構(gòu)，在特定交叉耦合效率下，比傳統(tǒng)設(shè)計能有效減小耦合長度，從而最小化器件尺寸。(作者浙江大學(xué)宋軍博士)