光器件技术的发展

发布人:红松小e 发布时间:2020-09-30 09:55:54

光通信的核心技术是光器件和光电器件技术,许多系统技术的实现是建立在器件技术进步的基础上的。光器件和光电器件技术的发展方向是光集成(PC)和光电集成(OEC),这也是应用提出的要求。器件发展的方向主要有:光器件的集成化和小型化;支持智能化的光可变换器件,包括可调谐光源、可调谐光滤波器、全光波长转换器、光可变衰减器等;支持全光网实现的平面光波技术;以及新代的光电子材料一光子晶体及其光子晶体光纤(PCF)。

光器件技术的发展

 

① 光器件的集成化和小型化
 

在超高速率传送的情况下,对激光器的直接调制极其困难,需采用外调制的方式。如果采用电吸收型调制器,则可以与LD集成在一起,成为DFB-LD+EA的集成器件,以便于使用。此外,为了便于DWDM系统使用可调谐激光器阵列,可以把8~16个或者更多的可调诮LD集成在一起,每个LD可以调谐到99个TU-T规定的波长栅格上,无论对于设备制造还是维护备用都是很方便的。无源器件的集成,如A WG、PLC等,以及有、无源的混合集成都使系统设计、制造变得简单。
 

② 光可变换器件
 

波长可调谐光源可仼意控制信道波长,方便准确地控制频道间隔,其特性要求包括快速调谐速率、宽的调谐范围。它可实现快速配置、波长转换、可重构的OADM以及光开关、保护和恢复功能,是智能光网络的催化剂。可调谐光滤波器有两个主要应用,一个是作为光性能监测(OPM)的基础,只需要通过可调谐光滤波器,将要处理的波长筛选出来即可监测。另一个是在可调OADM和OXC方面的应用,通过可调谐光滤波器来取代波分复用器将要下载的波长筛选岀来。全光波长转换器的波长转换将成为光网络节点中的—个基本功能,可进行透明的互操作、解决波长争用、波长路由选定,以及在动态业务模式下较好地利用网络资源。尤其是对大容量、多节点的网状网,采用波长转换器能大大降低网络的阻塞率。光可变衰减器(VOA)阵列及可调光功率分配器是下一代智能化光通信网络发展的关键之一。
 

出现了采用各种新技术的光可变衰减器,包括MEMS(微型机电系统, Micro Electro- Mechanical System)技术、液晶技术、波导技术和聚合物材料光栅等。光可变衰减器阵列可以构成DCE( Dynamic Channel Equalizer)、MUX(VOA+MUX)、OADM等光器件的核心部件。
 

③ 平面光波导技术
 

平面光波导( Planar Lightwave Circuit,PLC)技术以其成本低、便于批量生产、稳定性好、易于集成等诸多特点,被认为是光通信产业的明日之星。PLC技术可以为光网络提供光功率分配、光开关、光滤波等各种功能器件,为组建更为复杂的光网络提供了必要的基础。另外,PLC技术为混合集成提供了可靠的平台,可以将诸如激光器、探测器、OEIC(光电集成)与各类无源PLC器件集成到起,这种集成极大地降低了器件成本,促进了FTTH的发展。同时混合集成技术的研究也必将为更高度的光电集成提供技术基础,从而在下一代通信系统中扮演重要的角色。
 

④ 光子晶体
 

光子晶体可以制作原理全新或以前所不能制作的高性能光学器件,在光通信上也有重要的用途,被认为是新一代的光电子材料。综合利用光子晶体的各种性能,可以制作光子晶体全反射镜、光子晶体无阈值激光器、光子晶体光波导、光偏振器光开关、光放大器、光聚焦器等。目前光子晶体的硏究更多的还处在实验室制作阶段以及理论分析阶段,离实用有一定的距窝,其最大的限制就是制作难度很大。相对而言,一维光子晶体制作工艺简单,一个特定实例就是偏振分离器/合成器(PBS/PBC)。结合液晶或磁光旋光器以后,纳米光学晶体可用来构成光开关、VOA、光循环器、 Interleaver、光路由器等各种各样的光通信用基本器件。

PCF( Photonic Crystal Fiber)是在石英光纤上规则地排列空气孔,而光纤的纤芯由一个破坏包层周期性的缺陷态构成,从光纤的端面看,存在周期性的二维光子晶体结构,并且在光纤的中心有缺陷态,光便可以沿着缺陷态在光纤中传输。光子晶体光纤作为下一代传输光纤具有超低的损耗,目标0.05dB/km,现在1.72dB/km;在很宽的频率范围內支持单模传输,通过合理的设计可以支持任何波长光波的单模传输;光子晶体光纤的纤芯面积可能大于传统光纤纤芯面积的10倍左右,这样就允许较高的入射光功率;可灵活地设计色散和色散斜率,提供宽带色散补偿,可以把零色散波长的位置移到1000m以下。

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