5/22/2006, 作者 浙江大學宋軍博士
    一、光網絡與系統(tǒng)：
    1. OCDMA：
   近來國內外對光網絡工程的技術選擇，存在很嚴重的分歧與爭論。爭論分三層，一是FTTH工程要不要開展的爭論；二是即便開展FTTH，是否要采用PON組網的爭論；三是如選用PON，該使用那種技術的爭論。首先TDM-PON帶寬較小，且不支持比特率可變的上載信息，不會成為Gb/s以上的FTTH方案。而WDM-PON帶寬足夠大，被各國研究者火熱研究了十幾年，相關技術都已經成熟，可是高昂的成本和復雜的系統(tǒng)卻限制了它的推廣。盡管折衷的CWDM技術可以將成本降下來，可是最高波長數量僅18個，這對多址接入系統(tǒng)來言實在是太少了。再來看最近突然火的不得了的OCDMA技術，它是包括Bell實驗室在內許多研究機構力捧的技術，更有很多研究者認為該技術是未來十年最有可能邁入實用化的FTTH方案。
   其實OCDMA的最初輪廓早在70年代就被提出來了，可是長達三十年的時間內卻罕有研究者或運營商對其關注。而從02年開始，該技術突然火起來了，特別到了05年下半年，翻開任何一本有光網絡的學術期刊，都會發(fā)現OCDMA成為了絕對主角，算是當下光網絡里關注度最高的技術。導致這一切轉變的標志性事件是制約OCDMA實用化的兩個關鍵障礙，即光學編解碼和光門限設施在近年先后被提出和實踐了。到目前為止OCDMA相對WDM技術主要還有兩個差距，其一是受多址干擾影響嚴重，其二是受拍頻噪聲影響劇烈。以上有關OCDMA與WDM技術對比的詳細信息可以從本期JLT由大阪大學Ken-ichi Kitayama教授發(fā)表的論文中找到。要想詳細了解OCDMA技術，該篇文章不失為一個通俗易懂、內容詳盡的好資料。文章首先系統(tǒng)論述了OCDMA-PON的框架和操作規(guī)則，然后對光學編碼和光門限的工作原理做了介紹，之后談到了編碼形式以及實現方式。在對OCDMA的光學相干編解碼技術上，目前國際上最受認同的方式有基于AWG來編碼和基于超結構光柵（SSFBG）編碼兩種。一般采用前一種技術能夠獲得非常大的系統(tǒng)容量，而采用后一種則可實現較長、較快的編碼。作者還認為使用后一種技術，有利于獲得更好的光譜效率。綜合這些，作者也指出OCDMA-PON有望成為FTTH的最終解決方案。
   此外，面向OCDMA應用，本期北京大學的研究者提供了一種新的二維光正交碼OOC設計。其利用OCFHC碼做波長跳變，用OOC碼做波長展寬，結合了兩種碼優(yōu)勢的新碼，可以在保持良好的自相關度下，比起通常的OOC碼，還能提供更多的波長選擇和更大的集的勢。

   2. 光交換：
   本期一篇來自比利時的研究是對已有各種光交換方案進行綜述，并就經濟性進行比較的。主要涉及三種交換方案。一是完全基于光電光（OEO）的IP over WDM使用的交換。IP over WDM主要利用了高性能的WDM設備和高速光交換機等數據通信設備的大帶寬和高速優(yōu)勢，但流量控制、保護恢復、QoS和網絡管理等優(yōu)化配置都發(fā)生在IP層與光學層之間。因此每個節(jié)點處都需要使用OEO的轉換模式。顯然，限制系統(tǒng)成本的主要因素就是大量的光電轉換器的成本；二是主要基于全光交換，但在分組交換的packet頭處使用OEO轉換，具有這種交換模式的典型例子是英國EPRC支持下的WASPNET 項目，其整體基于全光的標簽交換，但每個標簽位置，還要使用光電轉換；三是全光的交換模式，典型例子是在歐盟信息學會支持下的LASAGNE計劃。它采用了全光邏輯門的全光交換，目標就是研究驗證用于城域網的全光邏輯門和觸發(fā)器的全光標記交換網絡的商用性。它所涉及的全光交換方法主要有兩種，分別被稱為Label Swapping和Label Stripping。前一種是比較通用的光標簽交換方法，后一種則相對以往方法略有不同。當不同數據包到達時，Stripping方法僅在當前節(jié)點對第一個標簽進行處理，而其他有效信息和標簽將通過延時線進行緩存，再經過可調波長轉換后，路由到合適的AWG輸出端。顯然采用Stripping方案是出于經濟考慮，這樣可以大大減少系統(tǒng)使用的相關器的數目。因此其路由器尺寸也小的多。作者針對不同的方案，把它們使用的關鍵元件作為變量，作者給出了各自的成本運算公式。

   3. WDM：
   韓國的一篇論文是關于星型WDM網絡里MAC（媒體接入控制）協(xié)議性能評估的。由于WDM-PON系統(tǒng)資源的限制（波長數），不可避免的存在競爭與沖突，且PON是共享媒體的網絡，因此它要求MAC協(xié)議能夠允許一些用戶傳輸，而不對另外的用戶造成影響。MAC協(xié)議的選取對于網絡的性能有著很大的影響，不同的方案對帶寬動態(tài)分配性能有較大差別。目前對WDM接入研究較多的MAC協(xié)議有預定機制的R-WDM和預分配機制的P-WDM兩種。前一種方式，網絡站點通過控制、確認、循環(huán)三種機制為多點傳送數據包預留帶寬或時間段。該方案優(yōu)勢是可發(fā)送bursty數據包，支持可變比特率傳輸，不限制數據包長度等，劣勢是容易造成嚴重的網絡延時。后一種方案則周期性的發(fā)送源－目標數據對（SDP），以對傳輸數據包預先分配合適的發(fā)射端與接收端。該方法的優(yōu)勢是允許數據并發(fā)傳送，完全避免了沖突與競爭，且硬件和算法都相對簡單。明顯的劣勢是帶寬利用率不高，容易造成虛假的帶寬空閑。對后一種方案目前有一種催促式的改進方法AP-WDM，旨在提高資源利用率，且已經取得不錯的效果。在此基礎上，韓國研究者進一步改進，提出了稱為MAP-WDM的方法，其讓SDP數據提早發(fā)送，最大化的避免了帶寬空閑。作者對上述各種方法做了系統(tǒng)比較后指出，在用戶數量不是特別多的時候，使用MAP-WDM既能完全解決網絡突發(fā)的沖突與競爭，又能最大化提高帶寬利用效率。
   此外，奧地利的研究者對WDM-PON里，濾波器性能對系統(tǒng)傳輸的影響做了分析，主要考察了濾波器的帶寬和邊緣陡峭程度兩個因素。結果證明雖然濾波器邊緣越陡，越能獲得更好的信噪比特性，但選用邊緣太陡的濾波器也會造成系統(tǒng)對帶寬變化過于敏感。

   4. 網絡性能方面：
   關于PMD、色散以及回損等因素對全光網絡性能的影響，本期都有一些，分別簡要介紹最典型的一篇：（1）關于不同級PMD對長距離高速傳輸的影響已經有了許多理論模型，本期Heismann對各種已有模型做了比較，首先強調了三級，甚至更高級別的PMD對網絡性能的影響扮演著重要的角色，然后對各種已有模型，作者認為Bruyère模型最精確，但與實際情況也還存在一些誤差；（2）色散測量方面，有一篇來自新西蘭的實驗研究。作者使用波長可調的光時域反射儀OTDR對長光纖的色散進行了分布測量，其測量原理是對光纖一定長度下累計的的雙折射，通過OTDR的反射光進行測定；（3）回損也是光網絡的一個關鍵性能指標，對存在反射元件的網絡系統(tǒng)，一般應要求將回損控制在40dB以下。過大的回損能引起激光器波長不穩(wěn)定，降低信噪比。Perfica光學公司的研究者利用傳輸線理論對鋸齒形的圖譜作分析，可以精確對使用任意光纖類型的網絡回損進行測量。

   二、有源器件：
   1. 激光器：
   半導體激光器方面，Wisconsin-Platteville大學的研究者對表面發(fā)射的DFB激光器激光發(fā)射中ASE噪聲情況做了分析，作者證明對該類激光器表面和邊緣的ASE譜是不同的，造成這種差異的原因來自正反向光的干涉效應。
   光纖激光器方面，韓國研究者利用偏振分集的原理制作了偏振無關的梳狀濾波器，利用該濾波器對連續(xù)光譜的光纖激光器進行可調濾波，可以實現滿足ITU標準的，面向100GHz的WDM應用的18個波長連續(xù)調節(jié)。此外，來自韓國的另一項研究則是基于對摻鉺光纖環(huán)狀激光器作聲光濾波，也實現了具有可調功能的單縱模輸出。

   2. 調制器：
   為了改善MZ調制器的線性度，加拿大Alberta大學的研究者對傳統(tǒng)結構進行了改進，在一個干涉臂上加了兩個環(huán)行共振腔，盡管簡單從光的傳輸原理上看，這兩個環(huán)行腔只讓光來了一個“8”字形的回旋后就重新進入該干涉臂，似乎對傳輸沒什么明顯影響，然而作者證明通過這樣做，調制的線性度卻得到了明顯的改善。

   3. 放大器：
   天津大學的研究者對光纖拉曼放大器提供了一種基于打靶算法的優(yōu)化設計模擬方法。該方法相對以往的牛頓迭代方法具有更高的效率。作者指出，利用現在的方法，能夠對放大器增益，以及噪聲分布做出精確的預測。

   三、無源器件：
   1. 集成器件：
  通常的集成光學器件都是在半導體或聚合物材料上通過光刻實現的二維平面結構，近年來很多研究者為了提高芯片的集成度，開始提倡三維結構的集成，也就是要增加垂直基底方向的空間利用率。本期California大學的研究就對此展開，其利用氧化的辦法，可以在材料基底上形成凹凸起伏的圖形，文章里有許多利用該工藝制作的簡單無源器件的照片和性能曲線，結果都是很不錯的。
   此外，California科學院的研究者基于聚合物材料制作了環(huán)行共振器，并對相關性能做了分析。主要是可以通過理論對器件的損耗等進行預測，且預測值與實驗結果吻合較好。

   2. 光纖光柵：
   本期光纖光柵的研究較多，主要有：（1）Stanford大學的研究者針對透射式光纖光柵提供了一種算法，在僅知道強度譜或群時延信息后，可以迭代恢復出其全部譜信息；（2）類似的研究也被Harvard大學的研究者開展，其基于最小相位函數對光纖光柵透射光做干涉測量，可以恢復出該光柵的全部光譜信息；（3）Arizona大學的研究者則利用超精細結構的光纖光柵來實現信號加密，這樣的操作可以用在OCDMA等系統(tǒng)上；（4）瑞士的研究者則提出了變跡的Bragg光柵設計方法，用該方法制得的光柵濾波器，可以實現平頂、高旁瓣抑制比等特性，這對WDM系統(tǒng)應用很有吸引力。