2004年11期PTL光通讯文章评析
发布时间：2004-11-18 19:22:54 热度：4111
不支持该视频11/18/2004, Photonics Technology Letters（PTL）是最集中报导国际光通讯研究信息的权威杂志之一，现针对该快报2004.11这一期涉及光通讯内容的文章进行一个简单的评述，希望能对大家了解当前光通讯领域内国际最新研究动态有所帮助。分析按照期刊栏目主题进行。
1. 半导体激光器。该主题在该期快报里占有最大的篇幅，共13篇文章。综合分析这些文章可以知道当前半导体激光器研究总的目标是要实现低阈值、高功率、高速率、单稳频和低啁啾集成。其具体技术特点有三个，即InGaAsP(N)/InP MQW仍是最成熟的材料（特别可实现长波长发射的材料受到关注）；DFB和VCSEL仍是要保证实现高成品率单频激光器的关键技术；追求光电集成（PLC和OEIC）是研究的指导方向。个人认为很有意义的两个工作为：（1）新加坡南洋理工的Qu教授采用脉冲阳极氧化（PAO）技术实现的小辐射面积激光器。小尺寸是实现PLC的先决条件，而在这之前报导的以InGaAsN材料实现的小发射面激光器功率均在十几毫瓦左右，而Qu教授的工作通过简单的技术已经实现了低阈值145mw的输出。另外值得关注的是文章采用的PAO技术相对简单，易于推广。（2）PLC是未来光通讯发展的主流，实现LD与无源器件的集成更是技术关键。目前可发展的方向有两个，一是发展基于SOI材料的集成， 技术利用硅的半导体特性，代替通常使用的二氧化硅波导。但是由于Si/Ge是间接带隙材料，所以量子效率比通常热门的三五族材料差很多。另一项技术就是键和技术，激光器仍然使用直接带隙（三五族）材料，无源部分仍旧使用半导体工艺最成熟的硅材料，而把两种器件键和在一起。韩国的Young-Tak Han等在该期PTL快报上报导的最新工作就成功把一个模斑可转换的激光器和无源部分成功键和在了一起。个人认为该项工作非常的出色，键和技术必然是将来一段时间内广受关注的技术。我国的中科院半导体所也有在研究。
2. 无源器件。在该期快报里，无源器件相关的文章有10篇。和有源一样，无源器件研究的目标也是小尺寸，高集成，同时努力降低损耗、串扰和双折射。首先值得关注的是材料方面：（1）为了降低器件成本和制作难度，聚合物材料是无源器件研究领域里最近最常提到的名词之一，在该期快报里，加州工学院Amnon Yariv教授的研究组报导了他们利用聚合物材料制作的微共振腔滤波器，实现了非常高的消光比。（2）前面提到基于SOI材料的器件也是实现PIC的核心研究方向之一，值得高兴的是我国的中科院微系统所在这方面的研究已经达到了国际先进水平，今年有多篇文章在权威杂志上发表。在该期PTL上报导了微系统所基于SOI 材料研制的性能优良的Y分支功分器，该文章另一个新颖点是证明了氧化铪单层膜对SOI材料是一种优良的抗反射膜。除了材料，无源部分另一个值得关注的是NNT Okamoto（其堪称AWG之父，他的文章代表了近期AWG相关研究的主流与前沿）的文章，其报导了使用AWG、SOA和MMI构建的通道选择器，该器件工作范围覆盖了整个C波段。值得关注技术核心是通过滤除高阶模实现了器件的低串扰特性。
3. 其他主题。除了以上两主题，快报的其他栏目文章均不多，现对两个问题进行简要说明。对于光开关的研究近来各期刊报导的主流都是利用热光效应（早些时候是MEMs技术），同样为了实现PLC，基于SOI的热光开关今年以来出了很多研究成果，在该期快报上，林肯实验室的Geis就报导了其最新研究。通常基于SOI的热光开关响应时间小于10μs，而Geis的开关时间大约是50ns，可以说在响应时间上已经有了巨大的进步。但是众所周知，基于SOI的热光开关，消光比特性较差，在Geis的文章里，似乎也回避了该方面的信息，这有待我们关注进一步的报导。关于调制器，可以看到所有文章都是针对铌酸锂调制器的优化改进，需要指出的是这几篇文章并不代表调制器目前的研究主流。因为铌酸锂器件难以集成，一方面我们可以期待前面提到的键和技术解决这个问题，另一方面其他易于集成材料的调制器近来已得到了飞速发展，比如2002年的Science杂志就曾报导了利用聚合物实现的电光调制器，其调制速度已超过了铌酸锂材料极限的5倍。
看了以上对该期PTL的一个简单评论，我们不难发现PIC已经成为了当前光通讯发展的一个主流，不同的器件均围绕这一目标开展着研究，知道了这点，就不难理解为什么该期快报SOI材料频频被使用了。(作者：浙江大学宋军博士)
1. 半导体激光器。该主题在该期快报里占有最大的篇幅，共13篇文章。综合分析这些文章可以知道当前半导体激光器研究总的目标是要实现低阈值、高功率、高速率、单稳频和低啁啾集成。其具体技术特点有三个，即InGaAsP(N)/InP MQW仍是最成熟的材料（特别可实现长波长发射的材料受到关注）；DFB和VCSEL仍是要保证实现高成品率单频激光器的关键技术；追求光电集成（PLC和OEIC）是研究的指导方向。个人认为很有意义的两个工作为：（1）新加坡南洋理工的Qu教授采用脉冲阳极氧化（PAO）技术实现的小辐射面积激光器。小尺寸是实现PLC的先决条件，而在这之前报导的以InGaAsN材料实现的小发射面激光器功率均在十几毫瓦左右，而Qu教授的工作通过简单的技术已经实现了低阈值145mw的输出。另外值得关注的是文章采用的PAO技术相对简单，易于推广。（2）PLC是未来光通讯发展的主流，实现LD与无源器件的集成更是技术关键。目前可发展的方向有两个，一是发展基于SOI材料的集成， 技术利用硅的半导体特性，代替通常使用的二氧化硅波导。但是由于Si/Ge是间接带隙材料，所以量子效率比通常热门的三五族材料差很多。另一项技术就是键和技术，激光器仍然使用直接带隙（三五族）材料，无源部分仍旧使用半导体工艺最成熟的硅材料，而把两种器件键和在一起。韩国的Young-Tak Han等在该期PTL快报上报导的最新工作就成功把一个模斑可转换的激光器和无源部分成功键和在了一起。个人认为该项工作非常的出色，键和技术必然是将来一段时间内广受关注的技术。我国的中科院半导体所也有在研究。
2. 无源器件。在该期快报里，无源器件相关的文章有10篇。和有源一样，无源器件研究的目标也是小尺寸，高集成，同时努力降低损耗、串扰和双折射。首先值得关注的是材料方面：（1）为了降低器件成本和制作难度，聚合物材料是无源器件研究领域里最近最常提到的名词之一，在该期快报里，加州工学院Amnon Yariv教授的研究组报导了他们利用聚合物材料制作的微共振腔滤波器，实现了非常高的消光比。（2）前面提到基于SOI材料的器件也是实现PIC的核心研究方向之一，值得高兴的是我国的中科院微系统所在这方面的研究已经达到了国际先进水平，今年有多篇文章在权威杂志上发表。在该期PTL上报导了微系统所基于SOI 材料研制的性能优良的Y分支功分器，该文章另一个新颖点是证明了氧化铪单层膜对SOI材料是一种优良的抗反射膜。除了材料，无源部分另一个值得关注的是NNT Okamoto（其堪称AWG之父，他的文章代表了近期AWG相关研究的主流与前沿）的文章，其报导了使用AWG、SOA和MMI构建的通道选择器，该器件工作范围覆盖了整个C波段。值得关注技术核心是通过滤除高阶模实现了器件的低串扰特性。
3. 其他主题。除了以上两主题，快报的其他栏目文章均不多，现对两个问题进行简要说明。对于光开关的研究近来各期刊报导的主流都是利用热光效应（早些时候是MEMs技术），同样为了实现PLC，基于SOI的热光开关今年以来出了很多研究成果，在该期快报上，林肯实验室的Geis就报导了其最新研究。通常基于SOI的热光开关响应时间小于10μs，而Geis的开关时间大约是50ns，可以说在响应时间上已经有了巨大的进步。但是众所周知，基于SOI的热光开关，消光比特性较差，在Geis的文章里，似乎也回避了该方面的信息，这有待我们关注进一步的报导。关于调制器，可以看到所有文章都是针对铌酸锂调制器的优化改进，需要指出的是这几篇文章并不代表调制器目前的研究主流。因为铌酸锂器件难以集成，一方面我们可以期待前面提到的键和技术解决这个问题，另一方面其他易于集成材料的调制器近来已得到了飞速发展，比如2002年的Science杂志就曾报导了利用聚合物实现的电光调制器，其调制速度已超过了铌酸锂材料极限的5倍。
看了以上对该期PTL的一个简单评论，我们不难发现PIC已经成为了当前光通讯发展的一个主流，不同的器件均围绕这一目标开展着研究，知道了这点，就不难理解为什么该期快报SOI材料频频被使用了。(作者：浙江大学宋军博士)
