6/26/2006，作者 浙江大學 宋軍博士，
   一、網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)：
   1. WDM:

   對利用WDM組網(wǎng)的研究上，一般有兩種研究方向，分別立足于相干和非相干光源。當然目前已有的商用WDM網(wǎng)，都是基于非相干光通訊的，原因在于適合WDM應(yīng)用的相干光源難獲得，且相干光通訊在應(yīng)用上還有很多具體問題沒有解決。但在原理上，相干光通訊具有更好的性能，這點是毫無爭議的。原因很簡單，對非相干通訊，每個波長使用獨立的激光器，因此不同波長信號具有獨立的相位，臨近通道間的時延也是隨機的，這就導(dǎo)致了串擾也是以隨機噪聲的形式存在，因此從非相干網(wǎng)的頻譜圖上看，總會在某個特定的dB值下，對應(yīng)同一平均強度的隨機噪聲，譜寬越精細，隨機串擾的影響越嚴重。這是光源的本質(zhì)造成的，沒有辦法改變，因此對非相干WDM網(wǎng)，研究者能做的就是想方設(shè)法降低非相干噪聲的影響，例如使用對噪聲具有更強抵御力的特殊調(diào)制格式，使用偏振交叉技術(shù)，使用預(yù)先濾波，使用前向糾錯技術(shù)等等。使用相干WDM技術(shù)，顯然可以從本質(zhì)上抑制這種隨機串擾。在去年2月的PTL上愛爾蘭的一個研究組曾報導(dǎo)了他們關(guān)于相干WDM的實驗研究，他們采用最簡單的方法，實驗上構(gòu)建了較便宜較簡單的相干WDM網(wǎng)絡(luò)。本期有了他們的后續(xù)研究報導(dǎo)。為了實現(xiàn)相干通訊，即讓不同波長通道的相位差恒定，作者用42.6GHz的時鐘信號驅(qū)動兩個連續(xù)的MZ調(diào)制器，這樣發(fā)射部分有了一個梳狀的發(fā)生器，相位實現(xiàn)穩(wěn)定是依靠反饋器的作用。這樣在頻譜上看，就可以發(fā)射一系列相位穩(wěn)定的梳狀信號，再使用一個AWG，就可以讓這些相干的窄帶波長信號分開了。作者對各波長做了NRZ編碼，在沒有預(yù)先濾波的情況下進行了80km的傳輸，其眼圖上，眼開情況明顯要好于非相干實驗。

   WDM-PON的高昂成本很大一部分來自于對光源的管理，上下載信號，波長轉(zhuǎn)換都需要不同的光源，因此在一個長距離網(wǎng)絡(luò)里，分散的光源給時鐘同步等許多環(huán)節(jié)造成壓力，直接導(dǎo)致系統(tǒng)成本和復(fù)雜度的增加。因此研究光源獨立的WDM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，也是一個熱門的方向。以前已有許多研究被開展，旨在實現(xiàn)光源獨立的工作模式，例如使用未調(diào)制的時間段來下載信號，使用注入鎖定式的FP激光器，使用反射式的半導(dǎo)體光放大器，使用頻率位移鍵控格式作下載信號等等。但這些方案都有各自的不足，如操作復(fù)雜，功耗大，帶寬利用率低等。本期National ICT Australia Ltd.的研究者提供了一種新的方法。他們使用副載波發(fā)射信號，以方便下載波長同時能夠被上載信號再次利用，避免了使用新的光源。RF的副載波信號在經(jīng)過循環(huán)器和光纖光柵后，被過濾出來，而光載波可以再一次被上載RF副載波信號使用。

   此外臺灣交大的一項研究也很有意思，作者使用了一個四個端口的interleaver，來實現(xiàn)了八個波長WDM網(wǎng)的雙向工作，八個波長經(jīng)過interleaver，奇偶通道分別對應(yīng)于兩個傳輸方向，而其他網(wǎng)絡(luò)器件都是共用模式，例如作者僅使用了一個單向的EDFA，當然逆向利用該放大器必然經(jīng)過一個環(huán)路，會產(chǎn)生大約2.5dB的功耗。采用該系統(tǒng)，作者進行了單通道10Gb/s，傳輸500km的傳輸實驗，網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)良。

   2. OCDMA:

   OCDMA技術(shù)受到持續(xù)關(guān)注的根本在于編解碼技術(shù)的不斷成熟，使用超精細結(jié)構(gòu)的FBG對OCDMA系統(tǒng)編解碼是最關(guān)鍵的技術(shù)之一。本期Southampton大學的研究者對相關(guān)技術(shù)做了改進研究，目標是讓系統(tǒng)進一步具有可重構(gòu)性。其實原理很簡單，作者使用固定周期的光纖光柵，長度大約4cm，在下面放了一直徑18μm的鎢絲，通過改變鎢絲的電流大小來控制溫度，利用光纖的熱光效應(yīng)來改變折射率，進而可以改變編碼信號的相位。因為通常玻璃光纖的熱光系數(shù)并不大，因此可調(diào)的范圍也不會很明顯，最多在兩個相位編碼間產(chǎn)生2s的延時時間，但這已經(jīng)給系統(tǒng)增加了較可觀的靈活度。

   對OCDMA系統(tǒng)，編碼跳躍（Code hopping）是提升系統(tǒng)安全性的一個有效手段，使用了編碼跳躍，偷聽者需要在監(jiān)聽編碼本身的同時還要發(fā)現(xiàn)跳碼的次序，這就增加偷聽的難度，因此系統(tǒng)安全性大大提高。除了安全因素以外，對OCDMA系統(tǒng)，如果用戶出現(xiàn)較強多址干擾現(xiàn)象，允許用戶跳碼也是改善服務(wù)質(zhì)量的有效手段。本期Southern California大學的研究者利用GT標準具結(jié)合MEMs技術(shù)完成了對OCDMA的跳碼操作。利用GT標準具波長環(huán)行可調(diào)的特性，以及MEMs快速切換的特點，可以很容易的實現(xiàn)跳碼操作。從實驗測試上來看，兩個用戶之間的跳碼可以在10μs內(nèi)完成。

   3. 光收發(fā)機：

   臺灣中央大學有個超快速光電元件實驗室，他們在InP高速PIN光探測器研究上做得很不錯，且主要面向40Gb/s或更高速1550nm光波段長距離光纖通訊應(yīng)用和開發(fā)，本期有一篇來自該實驗室的論文，是有關(guān)單片集成的耦合式光探測器研究的。系統(tǒng)采用側(cè)面接收光的工作模式，并改良了傳統(tǒng)系統(tǒng)制作復(fù)雜且有高能量散射損耗的缺陷。設(shè)計也結(jié)合了單電子傳輸光探測器的設(shè)計理念，并改良了其較低光響應(yīng)度的缺點，依靠這些設(shè)計與改進作者使得該光接收機具有了高響應(yīng)度，高速度以及極高功率的特性。其響應(yīng)帶寬也很大，達到了37GHz。

   4. 波長轉(zhuǎn)換：

   波長轉(zhuǎn)換是增加光交換網(wǎng)絡(luò)靈活性，降低阻塞的必要手段，對光網(wǎng)絡(luò)波長轉(zhuǎn)換節(jié)點的設(shè)計方案也有很多。最簡單的當然是專注式的轉(zhuǎn)換節(jié)點設(shè)計，也就是在復(fù)用前，給每個通道都各配置一個波長轉(zhuǎn)換器，顯然這樣作是元件利用率最低的。一些波長轉(zhuǎn)換器的共享方案，也被陸續(xù)提出，常見的有節(jié)點共享式（SPN）和鏈路共享式（SPL）兩種。對前一種共享方案，通常需要較大的光開關(guān)以便在單節(jié)點可以共享同一個波長轉(zhuǎn)換器。本期香港城市大學的研究者對此做了改進研究，旨在使用更小更便宜的光開關(guān)，替換用在同樣的系統(tǒng)里，卻能獲得和原來一樣的性能。主要思路是預(yù)設(shè)一定數(shù)量的小尺寸光開關(guān)，來支持同樣通道數(shù)的波長轉(zhuǎn)換。當任意一波長的輸入信號要進行波長轉(zhuǎn)換時，它先被切換到一個共享的波長轉(zhuǎn)換通道，以這種方式節(jié)點僅需要幾個小的光開關(guān)，且能共享昂貴的波長轉(zhuǎn)換器。

   此外，西電的研究者理論研究了使用有限數(shù)量波長轉(zhuǎn)換器的異步光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞概率。

   5. DPSK：

   本期有一篇來自朗訊科技的研究論文，是關(guān)于170Gb/s單偏振或偏振交替式RZ-DPSK格式信號傳輸實驗的，其傳輸距離再次改寫了歷史記錄，利用色散管理光纖和拉曼放大，在接收端沒有使用檢偏器的情況下，有效傳輸距離達到了4000km以上。此前這一記錄大約是2000km。對單偏振情況，工作距離2880km后，測量得到的誤碼率大約是1.6×10-4。而使用交替式偏振，傳輸4320km后，誤碼率僅為5×10-5。

   丹麥研究者則報導(dǎo)了其對40Gb/sDPSK信號相位－強度調(diào)制轉(zhuǎn)換的研究成果。作者主要使用了一個偏振相關(guān)的MZ延時干涉儀和一段2.4m長的高雙折射光子晶體光纖。轉(zhuǎn)換原理也是基于偏振分光，DPSK信號先經(jīng)過偏振控制器來作偏振旋轉(zhuǎn)，以便它能等量的耦合入光子晶體光纖的兩個本征軸方向。依靠光纖的高雙折射特性，來累計兩偏振間的時延，經(jīng)過光纖后再使用偏振分束器，讓兩偏振光干涉，另一個偏振片被用來控制兩偏振光夾角至45度左右，這樣相位調(diào)制信號可以被轉(zhuǎn)換為強度調(diào)制信號。

   二、有源器件：

   1. 半導(dǎo)體激光器：

   （1）德國的研究者顯示了其對幾個GHz譜寬內(nèi)可調(diào)激光器發(fā)射的直接調(diào)制實驗，這種調(diào)制是通過調(diào)節(jié)采樣光柵上的控制電流來實現(xiàn)的；（2）Michigan大學的研究者實驗上利用分子束外延在InP基底上生長了InAs量子線激光器，在單位帶寬里，作者的實驗方法明顯提升了同類激光器的光致發(fā)光效率；（3）Tokai大學的研究者報導(dǎo)了其在VCSEL激光器輸出端自寫入波導(dǎo)陣列的實驗方法，寫入波導(dǎo)可以讓VCSEL激光器的輸出功率提高，且更容易與光纖陣列耦合。制作方法仍是基于紫外曝光，一束非常寬孔徑的光照射到掩膜上面，在掩膜下面填充了可再生樹脂，對紫外光敏感。依靠寫入波導(dǎo)，可以讓VCSEL激光器輸出功率提高16％左右。

   2. 探測器：

   （1）三菱電子的研究者使用分子束外延技術(shù)制作了應(yīng)用于10Gb/s光通訊的雪崩光電二極管，并對該類器件的性能從理論和實驗角度做了詳細的分析；（2）臺灣中央大學的研究者報導(dǎo)了其研制的新型邊緣耦合光電二極管。該類器件降低了原有器件對本征耦合波導(dǎo)剝離長度的依賴性。此外作者將泄漏波導(dǎo)層與DBR和部分p摻的光吸收層集成在了一起，這使得現(xiàn)在的器件比通常的光敏二極管具有高高的增益飽和和靈敏度。

   三、無源器件：

   （1）西南交大的研究者面向多路梳狀濾波研制了周期性啁啾的采樣光纖光柵，現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)比起通常的采樣光柵在具有相同時延特性下，能獲得更窄的通道間隔；（2）Massachusetts工學院的研究者單片集成制作了偏振獨立的環(huán)行器，其在712μm長的InP芯片上集成了多模干涉器，半波片和法拉第旋光器等元件，該環(huán)行器具有高于25dB的通道隔離度；（3）Si納米線波導(dǎo)是最近兩年很受關(guān)注的技術(shù)，依靠不斷更新的集成工藝，制作超小的光電器件已經(jīng)成為可能，本期北海道大學的研究者基于該材料，使用多模干涉原理制作了1×2的分束器，其器件尺寸只有3μm×26μm。同時作者也建議使用一sandwiched結(jié)構(gòu)來降低器件的雙折射效應(yīng)。