一、光網(wǎng)絡與系統(tǒng)：
1．無源光網(wǎng)絡（PON）
    近年來，由于視頻以及HDTV等業(yè)務的高速發(fā)展，迫切需求對現(xiàn)有光網(wǎng)絡系統(tǒng)進行升級，以提供高于100Mb/s的大容量接入。對現(xiàn)有系統(tǒng)進行升級，最佳的解決方案無外乎是在最大限度的保留現(xiàn)有網(wǎng)絡結構的同時，最大限度的提升系統(tǒng)信息容量，簡單的，可以概括為“兼容性擴容”。本期韓國高等技術研究院的研究者發(fā)表論文，旨在對現(xiàn)有TDM-PON提供一種“兼容性擴容”方案。作者建議系統(tǒng)采用1490nm的DFB激光器作為OLT端光源，而在ONT端DFB和F-P激光器則都可以使用。系統(tǒng)中下載數(shù)據(jù)使用1480nm-1500nm波段波長，上載則使用1260nm-1360nm波段波長。針對視頻業(yè)務的擴容是采取使用不同波長帶的方式來實現(xiàn)的。實現(xiàn)這個功能的核心器件是一個三端口的波長聯(lián)合器（WC），該器件由兩個邊帶濾波器和一個CWDM濾波器組成。兩個邊帶濾波器起到波長分離的作用，可以反射長波段（大于1415nm）的波長以支持信號下載，并讓短波波長（小于1360nm）被透射，以支持信號上載，需要注意的是這兩個濾波器的級聯(lián)使用，會使得系統(tǒng)在1390nm波段有個大的吸收峰，使得這附近的波長不能被使用。經(jīng)過兩個邊帶濾波器后，再使用CWDM濾波器對波長帶進一步細化利用，對第一邊帶濾波器反射的波長，經(jīng)過CWDM濾波器作用，讓1480nm-1500nm波段波長再次反射作為下載信號，而這些波段的信號都被用來支持傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務。而未被作用的波段，即1415nm-1470nm波段，以及波長大于1510nm的波段，都可以被作為擴容波段，以傳輸視頻業(yè)務。在整個波段使用WC器件的最大插損為1dB左右。
    此外韓國三星的研究者認為，在PON里傳輸有線電視信號，對性能影響最大的是受激拉曼散射（SRS）帶來的串擾。之后作者證明通過在發(fā)射端加入一個偏振擾頻器可以讓信號在光纖中傳輸變得偏振無關，進而抑制SRS帶來的信號串擾大約9dB左右。
2．光交換
    對全光交換網(wǎng)絡，公認的最佳光交換方案是光突發(fā)模式交換（OBS）和光分組交換（OPS）。關于這兩種交換模式，經(jīng)過這幾年的技術發(fā)展，都有了較成熟的技術方案。近期的研究主要圍繞在讓交換更靈活，更人性化上。本期東京大學的研究者，基于OBS的交換模式，旨在讓系統(tǒng)實現(xiàn)比特率無關，即可讓不同比特率的混合突發(fā)信號，同時完成交換操作。和通常的交換系統(tǒng)一樣，作者的實驗系統(tǒng)包括光開關面陣和波長轉換器兩個部分。對光開關，作者采用的是5×5的PLZT（一種Zr、Ti酸鹽晶體）開關面陣，基于這種材料的開關，可實現(xiàn)微秒量級的交換速度，開關面陣被基于電控可編程的門限陣列控制。而波長轉換單元仍使用基于MZ干涉儀結構的半導體光放大器，該放大器被優(yōu)化設計，以便對40Gb/s信號具有較高的增益恢復速度。入射的突發(fā)信號首先進入由色散漂移光纖組成的光纖延時線，然后讀取標簽信息再安排信號路由。作者的實驗系統(tǒng)里，在1527.7nm波長調(diào)制10Gb/s信號，在1550.9nm波長調(diào)制40Gb/s信號，以作為交換系統(tǒng)的混合比特率輸入信號做測試。結果顯示，作者的系統(tǒng)能在3.5μs內(nèi)完成一次交換，對10Gb/s和40Gb/s信號完成一次交換的插損分別為1dB和5dB左右。
    此外，法國研究者面向OPS應用，基于SOA中的XPM效應，制作了3×8的全光解碼器�？蓪崿F(xiàn)消光比在7.9-12dB的信號解碼；意大利的研究者則對使用DPSK格式信號的OPS應用制作了全光異步的串行－并行轉換器，其優(yōu)勢是僅使用了兩個光開關，結構很簡單。
3．光纖射頻（RoF）系統(tǒng)
    RoF作為微波和光纖通訊技術的結合，充分利用了兩者的優(yōu)勢，對實現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)擴容，為未來全光通訊做技術鋪墊都有重要意義。隨著較密集的研究被開展，近幾年RoF已經(jīng)從實驗室走向了市場。目前對這方面的研究主要集中于提高系統(tǒng)性能（如增加傳輸距離，提高網(wǎng)絡靈活性）和提高系統(tǒng)性價比兩個方面。就提高系統(tǒng)性價比而言，目前較受關注的是波長再利用技術，對下載信號解調(diào)后直接在載波上調(diào)制上載信號，以降低系統(tǒng)成本。而對前者，本期NEC的研究者建議了一種全雙工的RoF系統(tǒng)方案。首先在CW光載波上通過使用偏振調(diào)制器實現(xiàn)DPSK格式的信號調(diào)制。接著使用光載波抑制（OCS）技術生成40GHz的毫米波信號，并升頻轉換為2.5Gb/s的下行信號。在基站，使用偏振分束器將信號分為兩部分，一路作為下載信號被MZ干涉儀解調(diào)后由高速PD探測，另一路則做上載應用，被強度調(diào)制On-Off格式的強度上載信號后發(fā)射回中央工作站，對上載OOK信號則可使用較便宜的低頻接收器做探測，以降低成本。作者建議的雙線雙工RoF系統(tǒng)工作40km后對上下載信號，功耗均低于2dB。
4．調(diào)制格式
    依靠選擇合適的調(diào)制格式，可以有效提高光通訊系統(tǒng)的頻譜利用率。當然最受關注的方法是采用正交相位漂移鍵控，或采用PSK和ASK結合的方式來提高譜效率。本期日本Tohoku大學的研究者認為正交幅度調(diào)制(QAM)也是對提高光通訊系統(tǒng)頻譜利用效率非常有用的調(diào)制格式。所謂的QAM就是在同一光頻上同時進行正交調(diào)幅和相位鍵控的調(diào)制方法，該方法既可以用于下行，也可以用于上行。如果每路載波的幅度有n個不同幅度，則QAM信號的星座圖上有2n個狀態(tài)點�？吭黾觧，可以提高光譜效率，這里作者采用的是26 QAM格式、速率1Gb/s的調(diào)制，并讓信號實現(xiàn)相干發(fā)射，發(fā)射端光源為線寬4kHz的C2H2穩(wěn)頻光纖激光器。傳輸150km后，在接收端作者采用光鎖相環(huán)技術來實現(xiàn)對相干信號的外差探測。系統(tǒng)可以實現(xiàn)3Bit/s/Hz的光譜利用效率。但需要指出的是，這個數(shù)字并不真實。因為這里作者僅是在2GHz帶寬內(nèi)實現(xiàn)了6Gb/s的發(fā)射，如結合WDM技術，考慮到相鄰波長的帶間串擾影響，實際可以實現(xiàn)的光譜利用率顯然會降低。
5．子系統(tǒng)
    香港理工大學的研究者研制了一個10GHz的全光時鐘恢復系統(tǒng)。系統(tǒng)由一個摻鉺光纖激光器、一線性光放大器（LOA）、一摻鉺光纖放大器（EDFA）和一個電吸收調(diào)制器(EAM)組成。其中LOA和EDFA都對注入信號進行放大，而LOA有助于改進EDFA的增益平坦性。在外部信號注入后，將作為EAM的驅動信號，此時EAM起到模式鎖定的作用。即讓光纖激光器在外部信號驅動下獲得同步和穩(wěn)定的激光發(fā)射，進而恢復獲得時鐘信號。測試顯示，當輸入信號強度變化在60%以內(nèi)時，都可以獲得較為穩(wěn)定的時鐘輸出，時鐘信號功率可穩(wěn)定在200mW左右，脈寬6ps。系統(tǒng)也具有良好的波長獨立性，在整個C波段都顯示了穩(wěn)定的性能。
此外，California大學的研究者基于采樣鎖相環(huán)設計了相干解調(diào)器。靠使用采樣，可以將高頻射頻信號下行頻移到基帶信號頻率范圍，方便了解調(diào)。但作者并沒有對設計系統(tǒng)進行進一步實驗驗證。
二、有源器件
1．光源與接收器：
    愛爾蘭的研究者面向WDM-PON上載信號應用，制作了多波長發(fā)射的F-P激光器�；�于F-P腔的多波長激光器以前已有很多相關研究，面向WDM應用，當使用頻帶間隔較小時，需要的注入功率通常都較高，一般在-6到-14dBm之間。這里作者在腔尾部加入一些狹縫以對諧振過程形成微擾，這些狹縫位于0.39-0.82倍腔長之間，狹縫間隔37μm。通過這樣的微擾可以將外部注入的光功率降低到-20dBm，器件旁瓣抑制比也可以高于25dB。作者最終制作的器件可以在1510nm-1565nm這樣較大波長帶寬內(nèi)依靠溫度變化或驅動電流改變來實現(xiàn)波長間隔8nm的可調(diào)發(fā)射。
    此外，西安光機所的研究者設計了室溫下的雙波長光纖激光器。器件的核心結構是一段采樣光柵。光柵區(qū)域分兩端，前一段相位由0到π采樣，后一般則由π到0采樣。這樣整個激光器近似形成兩個分離的共振腔，最終選擇穩(wěn)定輸出兩個發(fā)射波長。作者基于該原理制作了鉺鐿共摻的雙頻光纖激光器，波長間隔440pm；Michigan大學的研究者基于分子束外延和有選擇性的離子束刻蝕工藝，在硅基底上單片集成了In0.5Ga0.5As–GaAs量子點激光器和In0.2Ga0.8As–GaAs量子阱電吸收調(diào)制器。這樣激光器對調(diào)制器的耦合效率高于20%，在3V的偏壓下調(diào)制深度也可達到45%。
接收器方面，三菱電子的研究者基于AlInAs的雪崩二極管制作了面向2.5Gb/s光通訊系統(tǒng)的高靈敏度接收器。
2．調(diào)制器
    中科院半導體所的研究者基于量子阱混合技術和雙芯集成技術將一個淺脊形電吸收調(diào)制器和一掩埋的脊－條形雙芯模斑尺寸轉換器單片集成在了一起。整個器件制作使用了兩階低壓金屬－有機物氣相外延、光刻和濕法刻蝕等工藝。最終器件對光纖插損7.5dB，在0到-3V之間的直流消光比為16dB。