02/28/2006,每年的第一期JLT都是上一年度OFC的專刊，JLT主編會(huì)邀請(qǐng)去年OFC的組織者做專刊的特邀編輯，摘選當(dāng)年OFC最具代表性的優(yōu)秀論文，論文選擇力求涵蓋各分會(huì)主題，反映當(dāng)年光通訊技術(shù)動(dòng)向。從論文選擇結(jié)構(gòu)來(lái)看，05年OFC關(guān)注的技術(shù)主要有：孔洞光纖、環(huán)形諧振器、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、可調(diào)激光器、光突發(fā)傳送、正交相移鍵控調(diào)制格式等。當(dāng)然傳統(tǒng)的OFC熱門(mén)主題，如高速光網(wǎng)絡(luò)、PON、色散補(bǔ)償?shù)纫脖厝簧俨涣�。這次的評(píng)析就將面向05OFC關(guān)注的技術(shù)細(xì)節(jié)開(kāi)展。

1.孔洞光纖：
    孔洞光纖（Holey Fiber），又稱光子晶體光纖，通過(guò)光纖橫截面周期性微孔設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)值孔徑單模、低彎曲損耗傳輸。NTT在新一代光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用領(lǐng)域表現(xiàn)出色,其布線施工成本低且迅速、彎曲性能優(yōu)異的孔洞光纖，擁有居世界領(lǐng)先地位的技術(shù),在光子晶體領(lǐng)域一直開(kāi)展著引導(dǎo)世界潮流的研究開(kāi)發(fā)。目前孔洞光纖應(yīng)用上主要有兩個(gè)難點(diǎn)，一是光衰減較大（因此傳輸損耗明顯大于通常的單模光纖）；二是較長(zhǎng)的孔洞光纖工藝上很難實(shí)現(xiàn)。本期�？�有一篇NTT研究者的相關(guān)論文，其報(bào)導(dǎo)內(nèi)容有三個(gè)顯著技術(shù)特點(diǎn)，一是其孔洞光纖傳輸損耗低，在1550nm波長(zhǎng)達(dá)到0.3dB/km，已經(jīng)接近通常的商用單模光纖（0.2dB/km左右），其瑞利散射系數(shù)也是有報(bào)導(dǎo)以來(lái)最低的；二是實(shí)驗(yàn)距離長(zhǎng)，達(dá)到100km；三是第一次實(shí)現(xiàn)了使用孔洞光纖，以光孤子的方式傳輸，其傳輸速率是10Gb/s。
除了傳輸媒介外，孔洞光纖另一個(gè)受關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域是非線性，利用專門(mén)的微孔設(shè)計(jì)，孔洞光纖可以實(shí)現(xiàn)非常高的非線性度。�？�里有一篇來(lái)自Southampton大學(xué)的相關(guān)研究論文。其制作材料使用了自身非線性特性較好的硅酸鉛玻璃，以這種材料制作的孔洞光纖，非線性度達(dá)到了1860/W/km，這是有報(bào)導(dǎo)以來(lái)最高的光纖非線性度（通常硅酸鉛玻璃的非線性度僅有70/W/km）。然而對(duì)非線性光纖的應(yīng)用，控制光纖色散也同樣重要，因此作者通過(guò)對(duì)微孔進(jìn)行調(diào)節(jié)，適當(dāng)降低非線性度，實(shí)現(xiàn)了譜寬1000nm的超連續(xù)發(fā)射。

2. 環(huán)形諧振器：
    環(huán)形諧振器最早應(yīng)用于微波領(lǐng)域，通過(guò)環(huán)形諧振腔的諧振效應(yīng)來(lái)上下載相應(yīng)的諧振波。當(dāng)平面光波導(dǎo)集成工藝日益成熟后，該結(jié)構(gòu)以其尺寸緊湊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、共振線寬窄等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)濾波、光交換、信號(hào)調(diào)制等場(chǎng)合。本期�？�有一篇來(lái)自北美著名電信運(yùn)營(yíng)商Telcordia Technologies公司的相關(guān)研究論文，利用環(huán)形諧振器超高的共振頻率精度，作者制作了可編程的光信號(hào)相位調(diào)控芯片，可以對(duì)應(yīng)用在WDM、OCDMA等多種接入方式的信號(hào)編解碼。在OCDMA應(yīng)用上，該芯片能最小化編碼信號(hào)的譜寬，因此能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最大化的頻帶使用率。并且能使系統(tǒng)可重構(gòu)性增強(qiáng)，利于與WDM等接入方式兼容。
    OFS公司的OFS實(shí)驗(yàn)室，繼承了前貝爾實(shí)驗(yàn)室的深厚研發(fā)基礎(chǔ)，在光纖﹑光纖連接器﹑帶狀光纜﹑摻鉺光纖﹑拉曼光纖激光器﹑非零色散位移光纖等光纖器件研究制作上，具有明顯的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。本期�？�就有一篇OFS利用光纖制作環(huán)行諧振器的報(bào)導(dǎo)，論文介紹了微光纖環(huán)狀諧振器（MLR）的理論與制作工藝。其制作上基于二氧化碳激光器間接加熱1微米直徑的微光纖，實(shí)現(xiàn)雙拉錐形變。通過(guò)該技術(shù)制作的MLR，品質(zhì)因數(shù)高達(dá)12萬(wàn)，這樣的器件可用于超高速調(diào)制和光纖傳感等領(lǐng)域。

3.波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換：
    在光交叉互聯(lián)應(yīng)用中，為了避免波長(zhǎng)爭(zhēng)用，需要一種能把帶有信號(hào)的光波從一個(gè)波長(zhǎng)輸入轉(zhuǎn)換為另一個(gè)波長(zhǎng)輸出的器件，通常我們稱這種能實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)的再利用和再分配的器件為光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。而全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換被認(rèn)為是繼光交換技術(shù)以后電信產(chǎn)業(yè)面臨的下一個(gè)主要的技術(shù)挑戰(zhàn)�？捎糜诓ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換的技術(shù)很多，然而目前最受關(guān)注的還是利用非線性效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。
    本期專刊，Bell實(shí)驗(yàn)室的研究者將半導(dǎo)體光放大器和高速可調(diào)多波長(zhǎng)激光器單片集成在一塊InP芯片上，制作了可對(duì)40Gb/s信號(hào)載波波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的可調(diào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。其實(shí)驗(yàn)顯示了對(duì)8個(gè)通道的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，無(wú)誤差的轉(zhuǎn)換在亞納秒的時(shí)間內(nèi)完成。作者還探討了其高速轉(zhuǎn)換器在可調(diào)光交換和分組路由等方面的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題；荷蘭研究者則報(bào)導(dǎo)了基于160Gb/s調(diào)制速率的無(wú)誤差波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，其主要結(jié)構(gòu)還是基于一個(gè)恢復(fù)時(shí)間少于90ps的半導(dǎo)體光放大器。很新穎的一個(gè)部分是在放大器輸出端連接的一個(gè)光帶通濾波器，利用該濾波器濾波波長(zhǎng)的藍(lán)移效應(yīng)，可將器件恢復(fù)時(shí)間縮短至3ps。其余元件例如尾纖等都是商用元件，其器件很方便單片集成化。

4.可調(diào)激光器：
    可調(diào)諧激光器是有源部分最廣受關(guān)注的技術(shù)，是解決目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)商們面臨的眾多問(wèn)題，極大提升光網(wǎng)絡(luò)效率的根本。就光網(wǎng)絡(luò)研發(fā)而言，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)是我們的目標(biāo)，使用可調(diào)諧激光器可簡(jiǎn)化生產(chǎn)后勤以及倉(cāng)儲(chǔ)管理，同時(shí)還使各種創(chuàng)新和靈活的設(shè)計(jì)成為可能。本期�？�，一篇來(lái)自JDS U的報(bào)導(dǎo)就關(guān)注了光網(wǎng)絡(luò)里的可調(diào)激光器。作者Edmond J. Murphy博士為JDS U器件和模塊group的首席技術(shù)執(zhí)行官，因此論文深刻的論述了現(xiàn)有不同公司（Agility、Bookham、Syntune、Fujitsu、NTT、Santur等）可調(diào)諧激光器的研發(fā)現(xiàn)狀和技術(shù)難點(diǎn)。特別的，我們應(yīng)關(guān)注Murphy博士從器件制造商的角度為我們提供的未來(lái)三年可調(diào)激光器可達(dá)到的性能指標(biāo)，這對(duì)我們開(kāi)展新一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)很有參考價(jià)值，該預(yù)期指標(biāo)為：輸出功率大于13dBm，調(diào)諧速度1-10ms，調(diào)諧波長(zhǎng)范圍C+L頻帶，不同波長(zhǎng)功耗變化0.1-0.5dB。

5. 光突發(fā)傳送：
    Stanford大學(xué)的研究者基于光突發(fā)傳送（OBT）技術(shù)，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了針對(duì)WDM環(huán)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)梳理操作。其針對(duì)光網(wǎng)絡(luò)特征，兼容了傳統(tǒng)的IP業(yè)務(wù)，能對(duì)突發(fā)性積聚數(shù)據(jù)包及時(shí)梳理，降低了網(wǎng)絡(luò)終端成本。通過(guò)聲光可調(diào)濾波器（AOTF），對(duì)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)控制，可以在MAC協(xié)議層完成一系列控制信號(hào)的交換操作。如遇到突發(fā)數(shù)據(jù)包，調(diào)度程序會(huì)在它到達(dá)接收端前發(fā)現(xiàn)它，并通知AOTF，調(diào)節(jié)合適波長(zhǎng)通道接收突發(fā)數(shù)據(jù)。當(dāng)然如果AOTF暫時(shí)被占用的話也會(huì)得到及時(shí)反饋。

6. 正交相移鍵控（QPSK）調(diào)制格式：
    相移鍵控（PSK）是通過(guò)改變發(fā)送波的相位來(lái)調(diào)制信號(hào)的，不同的相位代表不同的數(shù)據(jù)，其最簡(jiǎn)單的形式為，利用信號(hào)對(duì)兩個(gè)同頻、反相正弦波進(jìn)行控制、不斷切換合成調(diào)相波。如果對(duì)PSK概念進(jìn)一步延伸，可發(fā)現(xiàn)載波應(yīng)該能夠承載任意數(shù)目的相位信息。正交相移調(diào)制(QPSK)就是基于這樣的延伸。利用QPSK，載波可以承載四種不同的相移(4個(gè)碼片)，每個(gè)碼片又代表2個(gè)二進(jìn)制字節(jié)。顯然如果把QPSK技術(shù)用于信號(hào)調(diào)制上，可以立即將帶寬效率提高四倍。也正是因?yàn)檫@種原因，QPSK在高速光網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用上得到了廣泛關(guān)注。
    本期�？�，東京大學(xué)的研究者基于相位零拍探測(cè)的方法，研究了QPSK格式信號(hào)的相干光接收技術(shù)。為了解決載波的相位漂移問(wèn)題，作者通過(guò)DSP對(duì)零拍探測(cè)的信號(hào)相位進(jìn)行預(yù)估，這樣作可以明顯改善誤碼率和探測(cè)的靈敏度；Bell實(shí)驗(yàn)室的研究者則使用一個(gè)4×4的星型耦合器成功對(duì)40Gb/s的QPSK格式信號(hào)實(shí)現(xiàn)了解調(diào)；荷蘭的研究者則聚焦于QPSK格式信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程里受到的非線性影響，使用光學(xué)位相共軛鏡的方法，消除了信號(hào)形變；Northwestern大學(xué)的研究者則通過(guò)對(duì)QPSK格式信號(hào)的0和1有區(qū)別的放大，有效提高了品質(zhì)因數(shù)。

7.無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）：
    兩篇有關(guān)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的文章分別是來(lái)自英國(guó)電信BT的GPON和三星的WDM-PON。其中BT關(guān)于GPON的研究出發(fā)點(diǎn)其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是結(jié)合了DWDM技術(shù)，將GPON的工作距離提高到了135km，其網(wǎng)絡(luò)上行和下行速率分別達(dá)到2.488Gb/s和1.244Gb/s；而三星網(wǎng)絡(luò)部報(bào)導(dǎo)了其C+L段的雙向WDM-PON，其研究中心旨在降低網(wǎng)絡(luò)成本，主要技術(shù)特點(diǎn)為：使用“無(wú)色”化操作，即使用寬帶光源，以種子的形式注入到發(fā)射端，這樣每個(gè)發(fā)射器都與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，可以以任意波長(zhǎng)發(fā)射；在發(fā)射和接收端各放置一個(gè)40通道100GHz頻帶間隔的AWG，用于雙向工作，其系統(tǒng)上行波長(zhǎng)使用C波段，下行使用L波段。

8.色散補(bǔ)償：
    在以前的評(píng)析中，多次提到對(duì)高速的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)色散補(bǔ)償?shù)闹匾�性，從歷屆的OFC來(lái)看，色散補(bǔ)償也一直是一個(gè)很熱門(mén)的話題。本次�？瘜�(duì)chromatic色散、模間色散和PMD的三類最重要的色散形式，都有相應(yīng)的論文。Bell實(shí)驗(yàn)室報(bào)導(dǎo)了其針對(duì)40Gb/s通訊系統(tǒng)的可調(diào)色散補(bǔ)償器，補(bǔ)償范圍在正負(fù)500ps/nm以內(nèi)。其補(bǔ)償器主要元件是具有高空間色散度的波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)，其末端連接一個(gè)表面結(jié)構(gòu)可調(diào)的柱面鏡，通過(guò)表面形狀的變化可以改變信號(hào)波前，進(jìn)而對(duì)相位進(jìn)行調(diào)節(jié)；Bell的另一項(xiàng)研究則是靠對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)進(jìn)行跟蹤的方式色散補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了5100ps/nm的補(bǔ)償能力；此外Purdue大學(xué)的研究者則通過(guò)使用液晶陣列，實(shí)現(xiàn)了PMD的良好補(bǔ)償效果。
(作者：浙江大學(xué)宋軍博士)