02/28/2006
一、光網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)：
    先來看兩篇有關(guān)RZ-DPSK格式信號使用的文章：
（1）加拿大的研究者利用10Gb/s的RZ-DPSK調(diào)制格式，結(jié)合電子色散補償（EDC）技術(shù)，實現(xiàn)了5120km的無色散補償傳輸。通常對長距離通訊系統(tǒng)，色散補償是必須解決的一個關(guān)鍵問題，最傳統(tǒng)的補償方法是使用色散補償光纖，并和傳輸光纖交替使用實現(xiàn)長距離的中繼色散補償。而所謂的“無色散補償”，并不是真的不對色散進行補償，只是說不在傳輸過程中進行補償。其實這個概念在前面的一些評析中已經(jīng)談到過，并提到必然采用發(fā)射端對色散的“預(yù)補償”或接收端的“后補償”兩種方式。同樣我們也不只一次提到過RZ-DPSK調(diào)制格式相比通常的強度調(diào)制，對噪聲和色散具有良好的抵御力，能獲得很高的信噪比。因此很容易理解，在無色散補償傳輸里，采用RZ-DPSK格式信號可大大緩解色散預(yù)補償或后補償?shù)膲毫�。曾�?jīng)的評析里介紹過有研究者采用一米長的高非線性光纖實現(xiàn)了對色散的預(yù)補償，本期加拿大的研究者采用的是另一種常用方案，即使用EDC方法，其針對電領(lǐng)域里的光信號進行色散補償。其實色散效應(yīng)還會隨著傳輸速率的提升而增強，而對10Gb/s以下的調(diào)制速度，EDC方法的色散補償力還是非常強的，因此在這些調(diào)制速度以下，EDC都是IEEE或OIF色散補償?shù)募夹g(shù)基礎(chǔ)。本期加拿大研究者就使用了RZ-DPSK格式信號，并采用了EDC方法進行色散預(yù)補償，因此實現(xiàn)了5120km的長距離無色散補償傳輸，該距離也是有報導(dǎo)以來最長的。但是我們必須注意，對更高的調(diào)制速度如40Gb/s，采用以前報導(dǎo)的高非線性光纖來預(yù)補償就更加合適了，因為此時PMD和模間色散都很嚴重，依賴EDC很難保證這么長的傳輸距離。
（2）還是因為RZ-DPSK調(diào)制格式對噪聲和非線性良好的抵御力，在高傳輸速率應(yīng)用方面，該調(diào)制方式也成為首選。本期日本國家通訊研究院就報導(dǎo)了其基于RZ-DPSK調(diào)制格式的8×160Gb/s的WDM網(wǎng)實驗結(jié)果。其實單通道實現(xiàn)160Gb/s調(diào)制已經(jīng)多次被介紹，而將這樣高速的單通道調(diào)制應(yīng)用于WDM網(wǎng)上，成功的實驗系統(tǒng)卻并不多，和以往一些報導(dǎo)對比，該研究的特點是在發(fā)射端使用了單一偏振，這樣PMD效應(yīng)的影響就不再強烈，因此只使用簡單的PMD補償就實現(xiàn)了200km的傳輸。
    再來看WDM技術(shù)：
（1）Atlanta工學(xué)院的研究者利用載波抑制與分離（OCSS）技術(shù)，實現(xiàn)了利用單一激光器的雙向WDM脈沖發(fā)射。原理很簡單，對一個DFB激光器，當(dāng)使用OCSS技術(shù)后，可以得到波長相差0.2nm的兩個譜峰。當(dāng)一個波長用于WDM的上載信號調(diào)制的時候，另一個波長可以伴隨的進行下載調(diào)制，這樣就實現(xiàn)了雙向的OADM操作，比起通常的方法，由于僅使用了一個激光器，顯然節(jié)省了成本，也提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。作者使用類似的波長對，實驗顯示了32通道的WDM應(yīng)用，在短距離測試上實現(xiàn)了無誤差的傳輸。
（2）Corning的研究者報導(dǎo)了其高通道均勻性的粗波分復(fù)用CWDM系統(tǒng)。通過對由拉曼放大器和SOA組成的混合放大系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，可以實現(xiàn)高平坦高增益的寬帶放大。實驗中作者利用該技術(shù)實現(xiàn)了70nm以上帶寬的高平坦放大。這樣，其可支持20nm間隔的四個通道的CWDM應(yīng)用，其測量值除顯示出了優(yōu)良的通道均勻性外，還具有偏振不敏感等優(yōu)勢。單就該混合放大技術(shù)而言，作者預(yù)計通過技術(shù)推廣，還可以對1300nm－1650nm的超寬波長范圍的WDM應(yīng)用實現(xiàn)高平坦放大。
    光交換方面：
（1）在動態(tài)光分組交換過程里，一個復(fù)雜的問題是待交換的信息塊長度是可變的，如果網(wǎng)絡(luò)要能支持IP協(xié)議，那么必須要實現(xiàn)長度從40bit到1500bit的動態(tài)數(shù)據(jù)組交換。然而實際操作過程里要實現(xiàn)長度可變的光信號交換并不容易，因為目前為止，最容易實現(xiàn)的光緩沖方式只有使用光纖延時線。通常我們能想到的方法有三個，一是維持數(shù)據(jù)包不變，而使用不同長度的光纖延時線，但顯然系統(tǒng)會很復(fù)雜；二是將數(shù)據(jù)包拆分成等長的小塊，而使用同等長度的光纖延時線，但顯然信息塊延時的調(diào)度算法會比較復(fù)雜，而且容易出錯；三是借鑒光突發(fā)交換（OBS）的模式，這要對系統(tǒng)終端進行改進。本期California大學(xué)的研究者實驗顯示了其最新的研究，他們基于固定的光纖延時線，但使用一個可觸發(fā)的光纖環(huán)，將40－1500bit范圍內(nèi)長度可變的數(shù)據(jù)包壓縮成2.5－10Gb/s可變調(diào)制速度但等長度的數(shù)據(jù)包，進而解決了這一問題。
（2）光標簽交換OLS作為一種光交換技術(shù)，將標簽轉(zhuǎn)發(fā)的速度優(yōu)勢、光網(wǎng)絡(luò)的帶寬優(yōu)勢，以及電子處理的功能靈活性很好的結(jié)合了起來。本期California大學(xué)的研究者實驗顯示了其支持多點廣播的OLS系統(tǒng)。對10Gb/s的調(diào)制信號，作者使用SOA基MZ干涉儀，利用交叉相位調(diào)制效應(yīng)，實現(xiàn)了面向多點廣播的多波長轉(zhuǎn)化。
（3）空間光交換是為了適用將來更復(fù)雜的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而提出的一種三維光交換技術(shù)，已有的研究都基于MEMs技術(shù)來實現(xiàn)，一般系統(tǒng)較復(fù)雜，本期加拿大的研究者利用電子微馬達來取代MEMs元件，并結(jié)合光柵等元件，能同時對15個通道實現(xiàn)速度12ms的光交換。
    本期系統(tǒng)方面的研究還有：
（1）我們知道在無線電通訊里，調(diào)幅產(chǎn)生的上下兩個完全對稱的邊帶同時會被保留下來，它們所攜帶的信息相同，造成了載波功率和傳輸頻帶的浪費。因此在無線電通訊中，經(jīng)常通過濾波濾除一個邊帶，實現(xiàn)單邊帶信號的傳輸。然而對要實現(xiàn)光信號的單邊帶傳輸，就沒那么容易了，因為相比于無線電信號，光頻要求濾波具有陡峭的邊緣，這通常實現(xiàn)起來比較困難。本期葡萄牙的研究者對此作了研究。他們通過對輸入光信號進行相位調(diào)制，降低了信號在濾波過程里的強度扭曲，進而實現(xiàn)了光信號的單邊帶濾波調(diào)制，該方法的另一個顯著優(yōu)勢是具有波長獨立性，這非常適合WDM應(yīng)用。通過單邊帶調(diào)制，光信號非常容易進行電子色散補償操作，因此這樣的系統(tǒng)也可用于長距離的無色散補償傳輸應(yīng)用中。
（2）對高速系統(tǒng)，除了色散補償，對色散變化進行實時監(jiān)控也是保障系統(tǒng)正常工作的重要環(huán)節(jié)。對一個光網(wǎng)絡(luò)，色散主要會因為季節(jié)性溫度變化、系統(tǒng)節(jié)點維護、波長敏感元件的波長漂移、可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的信息實時容量改變等因素而發(fā)生變化。本期Southern California大學(xué)的研究者為40Gb/s的高速系統(tǒng)提供了一種簡便的色散監(jiān)控方法，其在傳輸光纖里耦合入一個RZ調(diào)制格式的單色探測波，利用探測波與信號波之間交叉相位調(diào)制得到信號強度隨系統(tǒng)色散大小變化的特性來對色散實時監(jiān)控，其監(jiān)控范圍在正負42ps/nm左右。

二、有源器件：
（1）調(diào)制頻率響應(yīng)是LD最重要的性能參數(shù)之一，此前對二極管激光器，實驗可獲得的最高的調(diào)制頻率響應(yīng)約31GHz，而對VCSEL激光器，該值僅有15GHz。本期加拿大研究者利用光注入鎖相技術(shù)，消除了基本的共振極限，將1.55微米VCSEL激光器的調(diào)制頻率提高到了50GHz，將長波VCSEL激光器技術(shù)推向一個全新高度，根據(jù)其測試結(jié)果，該器件至少可以用在短距離WDM網(wǎng)絡(luò)中。然而比起以往的報到，其注入鎖相技術(shù)需要非常大的注入強度，這也是其技術(shù)面向推廣的最大瓶頸。
（2）半導(dǎo)體激光器在光電集成應(yīng)用上的一個主要缺點是對回損很敏感。在一塊芯片里，很多其他元件都會將或多或少的光返回激光器，Mount Holyoke學(xué)院的研究者就利用熱壓效應(yīng)來對PIC芯片里激光器的反饋光大小做出了定量的測量。
（3）臺灣成功大學(xué)的研究者對長波VCSEL的制作工藝作了改進，利用MBE工藝生長了AlGaAs的PN結(jié)和Bragg反射器，其器件在室溫下能發(fā)射1.3微米波段，峰值功率0.33mW的連續(xù)波，旁瓣抑制比也達到了28dB，其最大的特點還是簡化了工藝步驟，避免了共面歐姆接觸部分的制作。

三、無源器件：
（1）聚合物材料因為其低廉的價格，和簡單的旋涂工藝而在光子集成上受到廣泛關(guān)注。但材料本身熱光系數(shù)高，偏振敏感，所以很難獲得高品質(zhì)的聚合物器件，特別是高通道密度的DWDM器件。但如果降低要求，用聚合物制作粗波分復(fù)用CWDM器件，還是很有應(yīng)用前景的。本期加拿大的研究者就制作了5通道的聚合物CWDM器件，包括對光纖耦合損耗后，全部損耗低于6dB，通道均勻性維持在正負0.5dB，特別是中心波長熱漂移，溫度每變化1攝氏度，波長僅漂移0.045nm，這對CWDM應(yīng)用已經(jīng)沒有大的影響了。（2）環(huán)狀共振腔是一種非常重要的集成器件，可以用在可調(diào)濾波，光交換，光電調(diào)制等多個領(lǐng)域。本期基于SOI材料，加拿大的研究者報導(dǎo)了其旨在降低雙折射的偏振不敏感型共振腔，而土耳其研究者則基于該共振腔制作了低功耗的熱光交換器。
（3）MZ干涉儀現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于一些復(fù)雜的周期性濾波場合，如光頻標準具，以及DPSK信號接收端的光頻濾波等。但在實際制作過程里很難獲得濾波周期完全與ITU標準吻合的器件。本期NTT的研究者利用相位載波耦合器來產(chǎn)生頻率相關(guān)的非線性相位，可以調(diào)節(jié)MZ濾波周期恰好與ITU柵格頻率相吻合，其誤差小于正負0.3GHz。
(作者：浙江大學(xué)宋軍博士)