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(hào)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(bǔ)償（EDC）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了5120km的無(wú)色散補(bǔ)償傳輸。通常對(duì)長(zhǎng)距離通訊系統(tǒng)，色散補(bǔ)償是必須解決的一個(gè)關(guān)鍵問題，最傳統(tǒng)的補(bǔ)償方法是使用色散補(bǔ)償光纖，并和傳輸光纖交替使用實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的中繼色散補(bǔ)償。而所謂的“無(wú)色散補(bǔ)償”，并不是真的不對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償，只是說不在傳輸過程中進(jìn)行補(bǔ)償。其實(shí)這個(gè)概念在前面的一些評(píng)析中已經(jīng)談到過，并提到必然采用發(fā)射端對(duì)色散的“預(yù)補(bǔ)償”或接收端的“后補(bǔ)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(qiáng)度調(diào)制，對(duì)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(wú)色散補(bǔ)償傳輸里，采用RZ-DPSK格式信號(hào)可大大緩解色散預(yù)補(bǔ)償或后補(bǔ)償?shù)膲毫�。曾�?jīng)的評(píng)析里介紹過有研究者采用一米長(zhǎng)的高非線性光纖實(shí)現(xiàn)了對(duì)色散的預(yù)補(bǔ)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(duì)電領(lǐng)域里的光信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ)償。其實(shí)色散效應(yīng)還會(huì)隨著傳輸速率的提升而增強(qiáng)，而對(duì)10Gb/s以下的調(diào)制速度，EDC方法的色散補(bǔ)償力還是非常強(qiáng)的，因此在這些調(diào)制速度以下，EDC都是IEEE或OIF色散補(bǔ)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(hào)，并采用了EDC方法進(jìn)行色散預(yù)補(bǔ)償，因此實(shí)現(xiàn)了5120km的長(zhǎng)距離無(wú)色散補(bǔ)償傳輸，該距離也是有報(bào)導(dǎo)以來最長(zhǎng)的。但是我們必須注意，對(duì)更高的調(diào)制速度如40Gb/s，采用以前報(bào)導(dǎo)的高非線性光纖來預(yù)補(bǔ)償就更加合適了，因?yàn)榇藭r(shí)PMD和模間色散都很嚴(yán)重，依賴EDC很難保證這么長(zhǎng)的傳輸距離。
（2）還是因?yàn)镽Z-DPSK調(diào)制格式對(duì)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(guó)家通訊研究院就報(bào)導(dǎo)了其基于RZ-DPSK調(diào)制格式的8×160Gb/s的WDM網(wǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其實(shí)單通道實(shí)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)卻并不多，和以往一些報(bào)導(dǎo)對(duì)比，該研究的特點(diǎn)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?gòu)?qiáng)烈，因此只使用簡(jiǎn)單的PMD補(bǔ)償就實(shí)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(shí)現(xiàn)了利用單一激光器的雙向WDM脈沖發(fā)射。原理很簡(jiǎn)單，對(duì)一個(gè)DFB激光器，當(dāng)使用OCSS技術(shù)后，可以得到波長(zhǎng)相差0.2nm的兩個(gè)譜峰。當(dāng)一個(gè)波長(zhǎng)用于WDM的上載信號(hào)調(diào)制的時(shí)候，另一個(gè)波長(zhǎng)可以伴隨的進(jìn)行下載調(diào)制，這樣就實(shí)現(xiàn)了雙向的OADM操作，比起通常的方法，由于僅使用了一個(gè)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(zhǎng)對(duì)，實(shí)驗(yàn)顯示了32通道的WDM應(yīng)用，在短距離測(cè)試上實(shí)現(xiàn)了無(wú)誤差的傳輸。
（2）Corning的研究者報(bào)導(dǎo)了其高通道均勻性的粗波分復(fù)用CWDM系統(tǒng)。通過對(duì)由拉曼放大器和SOA組成的混合放大系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)高平坦高增益的寬帶放大。實(shí)驗(yàn)中作者利用該技術(shù)實(shí)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(gè)通道的CWDM應(yīng)用，其測(cè)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(shì)。單就該混合放大技術(shù)而言，作者預(yù)計(jì)通過技術(shù)推廣，還可以對(duì)1300nm－1650nm的超寬波長(zhǎng)范圍的WDM應(yīng)用實(shí)現(xiàn)高平坦放大。
    光交換方面：
（1）在動(dòng)態(tài)光分組交換過程里，一個(gè)復(fù)雜的問題是待交換的信息塊長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度從40bit到1500bit的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組交換。然而實(shí)際操作過程里要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度可變的光信號(hào)交換并不容易，因?yàn)槟壳盀橹�，最容易�?shí)現(xiàn)的光緩沖方式只有使用光纖延時(shí)線。通常我們能想到的方法有三個(gè)，一是維持?jǐn)?shù)據(jù)包不變，而使用不同長(zhǎng)度的光纖延時(shí)線，但顯然系統(tǒng)會(huì)很復(fù)雜；二是將數(shù)據(jù)包拆分成等長(zhǎng)的小塊，而使用同等長(zhǎng)度的光纖延時(shí)線，但顯然信息塊延時(shí)的調(diào)度算法會(huì)比較復(fù)雜，而且容易出錯(cuò)；三是借鑒光突發(fā)交換（OBS）的模式，這要對(duì)系統(tǒng)終端進(jìn)行改進(jìn)。本期California大學(xué)的研究者實(shí)驗(yàn)顯示了其最新的研究，他們基于固定的光纖延時(shí)線，但使用一個(gè)可觸發(fā)的光纖環(huán)，將40－1500bit范圍內(nèi)長(zhǎng)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(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包，進(jìn)而解決了這一問題。
（2）光標(biāo)簽交換OLS作為一種光交換技術(shù)，將標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的速度優(yōu)勢(shì)、光網(wǎng)絡(luò)的帶寬優(yōu)勢(shì)，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(shí)驗(yàn)顯示了其支持多點(diǎn)廣播的OLS系統(tǒng)。對(duì)10Gb/s的調(diào)制信號(hào)，作者使用SOA基MZ干涉儀，利用交叉相位調(diào)制效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了面向多點(diǎn)廣播的多波長(zhǎng)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(shí)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(dá)來取代MEMs元件，并結(jié)合光柵等元件，能同時(shí)對(duì)15個(gè)通道實(shí)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(wú)線電通訊里，調(diào)幅產(chǎn)生的上下兩個(gè)完全對(duì)稱的邊帶同時(shí)會(huì)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(fèi)。因此在無(wú)線電通訊中，經(jīng)常通過濾波濾除一個(gè)邊帶，實(shí)現(xiàn)單邊帶信號(hào)的傳輸。然而對(duì)要實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的單邊帶傳輸，就沒那么容易了，因?yàn)橄啾扔跓o(wú)線電信號(hào)，光頻要求濾波具有陡峭的邊緣，這通常實(shí)現(xiàn)起來比較困難。本期葡萄牙的研究者對(duì)此作了研究。他們通過對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，降低了信號(hào)在濾波過程里的強(qiáng)度扭曲，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的單邊帶濾波調(diào)制，該方法的另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是具有波長(zhǎng)獨(dú)立性，這非常適合WDM應(yīng)用。通過單邊帶調(diào)制，光信號(hào)非常容易進(jìn)行電子色散補(bǔ)償操作，因此這樣的系統(tǒng)也可用于長(zhǎng)距離的無(wú)色散補(bǔ)償傳輸應(yīng)用中。
（2）對(duì)高速系統(tǒng)，除了色散補(bǔ)償，對(duì)色散變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控也是保障系統(tǒng)正常工作的重要環(huán)節(jié)。對(duì)一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)，色散主要會(huì)因?yàn)榧竟?jié)性溫度變化、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)維護(hù)、波長(zhǎng)敏感元件的波長(zhǎng)漂移、可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的信息實(shí)時(shí)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(jiǎn)便的色散監(jiān)控方法，其在傳輸光纖里耦合入一個(gè)RZ調(diào)制格式的單色探測(cè)波，利用探測(cè)波與信號(hào)波之間交叉相位調(diào)制得到信號(hào)強(qiáng)度隨系統(tǒng)色散大小變化的特性來對(duì)色散實(shí)時(shí)監(jiān)控，其監(jiān)控范圍在正負(fù)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(duì)二極管激光器，實(shí)驗(yàn)可獲得的最高的調(diào)制頻率響應(yīng)約31GHz，而對(duì)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(zhǎng)波VCSEL激光器技術(shù)推向一個(gè)全新高度，根據(jù)其測(cè)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(bào)到，其注入鎖相技術(shù)需要非常大的注入強(qiáng)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(gè)主要缺點(diǎn)是對(duì)回?fù)p很敏感。在一塊芯片里，很多其他元件都會(huì)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(duì)PIC芯片里激光器的反饋光大小做出了定量的測(cè)量。
（3）臺(tái)灣成功大學(xué)的研究者對(duì)長(zhǎng)波VCSEL的制作工藝作了改進(jìn)，利用MBE工藝生長(zhǎng)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(dá)到了28dB，其最大的特點(diǎn)還是簡(jiǎn)化了工藝步驟，避免了共面歐姆接觸部分的制作。

三、無(wú)源器件：
（1）聚合物材料因?yàn)槠涞土�的價(jià)格，和簡(jiǎn)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(duì)光纖耦合損耗后，全部損耗低于6dB，通道均勻性維持在正負(fù)0.5dB，特別是中心波長(zhǎng)熱漂移，溫度每變化1攝氏度，波長(zhǎng)僅漂移0.045nm，這對(duì)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(gè)領(lǐng)域。本期基于SOI材料，加拿大的研究者報(bào)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(chǎng)合，如光頻標(biāo)準(zhǔn)具，以及DPSK信號(hào)接收端的光頻濾波等。但在實(shí)際制作過程里很難獲得濾波周期完全與ITU標(biāo)準(zhǔn)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(fù)0.3GHz。
(作者：浙江大學(xué)宋軍博士)