05年06月JLT光通讯论文评析
发布时间：2005-08-04 10:40:26 热度：2701
一、网络与系统：
1. 网络部分，仍以OCDMA开始，本期的几篇研究论文再次对OCDMA的诸多技术优势，如简单分散的网络控制，较高的网络信息安全性，优良的谱效率和灵活的带宽间隔选择等予以了高度评价。其中Purdue大学的研究非常有意义，其对可重构OCDMA网络里码序列动态转换做了研究。可重构OCDMA是为了适应下一代高速网络通信提出的，可动态从OCDMA网络里上载和下载信息。系统要求码序列能够在传输中实现再分配，从而极大的提高了网络容量。以前的评析里曾提到可重构WDM-PON，指出波长转换和光交换是其技术难点。到了可重构OCDMA，码序列的动态分配同样困难重重，除了要实现码序列的多阶动态转换，还必须解决实用过程里不断出现的信息冲突等问题。单就OCDMA网络里的码转换问题，先前的技术大都依赖于光电转换，但这明显丧失了系统的光学透明度，无疑，理想的码转换应该是一种全光的转换。已有研究者利用复杂的非线性光学处理实现了较短长度时阈码序列的全光转换，但其复杂的操作很难在可重构系统中发挥效力，且技术仅限于单阶转换。本期Purdue的研究在该方面可以说是具有开创性意义的，其基于谱阈相位编码技术，首次在实验上实现了适用于可重构OCDMA系统的多阶全光码转换，且单次转换能耗均低于0.9dB。论文还对转换引起的信号失真进行了研究，提到采用谱阈相位编码，可有效抑制信号失真。该研究涉及到可重构OCDMA网络的若干技术难题，对系统应用具备较高参考价值。
网络方面其它研究主要还有：为了改良一般以路径保护共享备用光路径的传统方法，台湾成功大学的研究者提出了波长可重构的备用路径重路由方法，该方法在成功改进了阻断几率的同时，还有效减小了所需的备用资源。其研究结果证明使用建议方法可以在动态的环境下改进阻断几率，并减少了所需的备用重路由路径的数目；德国Kiel大学的研究者对基于多模光纤的10Gb以太网中三种常用电子均衡器做了研究，证明使用非线性-有限推进响应-判决反馈均衡器(NL-FIR-DFE)比常规的DFE或线性均衡器可以获得更优越的性能。
2. 系统方面本期有一篇来自瑞典的特邀论文，是关于全光波前采样系统（用于波形监控）的。其主要使用一峰值功率16W的采样脉冲在长度为十米的高非线性光纤中传输，利用四波混频效应对信号进行波前采样。其系统在20dB信噪比下，具有瞬时亚毫瓦的光学灵敏度，在60nm的大带宽上具有亚皮秒的时间灵敏度，性能可谓相当优越。在介绍自身成果的基础上，论文还对全光波前采样系统提出了一个全面的性能评价体系。并对现有实现偏振独立全光采样的方法做了一个系统的总结。论文详尽的内容很具参考价值。
关于系统其余研究还有：NTT的研究者利用非同步色散导致的啁啾研制了160Gb/s的自适应色散均衡器，既对80km的色散漂移光纤的色散斜率进行了成功补偿，也对40度温度变化下的色散改变做了补偿，这项研究对提高160Gb/s系统的可靠性上做出了有益贡献；以色列研究者针对基于WDM的光无线网络（可用于城阈网或卫星通讯的地对空基站），主要对后向散射引起的串扰进行了深入分析，提出了一套分析后向串扰引起误码率的数学模型。
二、光纤：
多孔光纤是带有孔洞的光纤，它沿光纤长度方向存在几个或几十个延伸的孔。由于引入孔洞可以获得非常大折射率差，因此可以获得比传统光纤更优越的性能。制作上一般是将玻璃管紧密捆扎成一束进行拉丝制成光纤，其截面成蜂窝状，在石英玻璃中形成许多空孔呈周期性存在的结构。多孔光纤里最具代表性的是光子晶体光纤，其可以获得低损耗、低色散、低非线性等相当优秀的传输特性。现有商用光子晶体光纤一般基于石英玻璃，而本期Southampton大学的研究者则指出使用非石英玻璃（如硫化物玻璃、亚碲酸盐玻璃，或重掺杂玻璃等）在某些情况下可具有更加优越的性能，例如可以获得更高的非线性效应（或大大降低非线性效应）；在近红外到中红外大带宽内保持极低损耗；更获得更高的稀土掺杂；能保证更低的光子吸收等。该篇论文对非石英多孔光纤的光（热）效率、热导率、光吸收、非线性效应、表面张力等性能做了详尽介绍，特别谈到了他们制作多孔光纤的工艺，连具体的工艺参数（如温度、压力、材料等）都有细节的介绍，非常有参考价值。另外作者也讨论了基于不同玻璃材料的多孔光纤潜在的应用领域。
此外，韩国的研究者利用边界元方法对光子晶体光纤的色散进行了计算，并设计了高色散平坦的光子晶体光纤；日本Keio大学的研究者针对渐变折射率的聚合物光纤，分析了光纤弯曲带来的损耗、数值孔径和带宽变化；加拿大的研究者为深入研究光纤中的自相位调制和交叉相位调制效应发展了一种二阶微扰的分析方法。
三、无源器件：
元器件方面：Sheffield大学的研究者基于InP材料制作了电光可调的深刻蚀的FP滤波器，器件结构相对紧凑，长度大约20-40微米左右。并且分别利用量子Stark效应和载流子注入效应对微腔滤波器实现可调滤波。文章也深入的比较了两种可调方案各自的优缺点；台湾成功大学的研究者基于现有光纤光栅的热调制反射光强度谱，运用基因算法进行优化，可以对光栅周期、长度、啁啾方向、光栅位置、折射率调制度等进行再优化，进而可以获得性能更好的光纤光栅设计。通过实验测试，证明其设计方案对均匀和啁啾的FBG都有效；六点法测反射率是微波领域常用方法，但在光频却没有相关研究，本期西班牙的研究者基于集成的多模干涉耦合器，发展了光频的六点测试方法，填补了这一简单实用技术在光频上的空白。
集成工艺方面：California大学的研究者对基于微缩硅芯片（亚微米尺度）的参量Raman波长转换做了研究，证明当使用了亚微米的波导结构后，由于双光子吸收产生的自由载流子损耗会被明显抑制住，而Raman波长转换的效率却会得到大幅提升，非常有应用价值。但研究也指出应用过程必须严格控制泵浦光和Stokes光间的相位失配，否则转换带宽将大幅降低，这无疑也对器件成本提出了更高的要求。此外，对光电集成的首选材料SOI，Surrey大学的研究者提出了一种单模、低偏振依赖性的小截面脊形波导设计方案；Utah大学的研究者使用软光刻技术制作了高性价比的PDMS（一种聚合物材料）波导，其损耗大约0.4dB/cm，波导热稳定性良好，但其对温度和湿度具有较高的灵敏度，因此在传感和生物医学方面会有较大应用。
四、有源器件：
放大器方面，McMaster大学的研究者对双包层掺钇光纤放大器，分别对前向、后向和双向泵浦，做出了器件的优化设计，并对各自性能做了深入分析，放大器适用于重复率为几十KHZ的纳秒脉冲。研究证明对这样的放大器，使用后向泵浦能获得最高的脉冲功率，使用前向泵浦器件可以避免产生泵浦-耦合器损耗，而双向泵浦可以避免使用高亮度的泵浦源，可见三种工作方式各有各的优势。研究还指出受激布里渊散射（SBS）能极大程度降低放大效率，在应用中必须避免它的影响。对三种泵浦方式，前向的SBS效应最强，后向最弱。其设计建议使用光纤长度应小于10米，纤芯大于20微米，信号波长大于1080nm。比起常用的915nm泵浦光，研究暗示改用976nm可以获得更高的发大率，但是泵浦光必须要有严格的波长控制装置，否则泵浦光波长漂移将会严重恶化输出光质量；半导体放大器方面，伦敦城市大学的研究者证明使用渐变的波导放大器，通过优化渐变斜率，可以利用高阶模和基模的干涉作用，获得更好的输出光束质量。
有源方面其它研究还有：哥伦比亚得研究者基于条状钛酸锂晶体，利用其电光特性，设计了电光偏转器，可是实现8度左右得光束偏转，其目标是应用在偏光A/D转换上；日本科学院的研究者就光探测模块频率响应的测量提供了一种方案，其关键操作是对探测光两次声光调制（使得同一探测光具有两个等强度的频率分量）。其探测光使用He-Ne光，因此成本相当低，从实际测试上看，其对20MHz范围内的光探测器模块的频率响应进行了成功的探测，可见其探测装置性价比还是很高的。
1. 网络部分，仍以OCDMA开始，本期的几篇研究论文再次对OCDMA的诸多技术优势，如简单分散的网络控制，较高的网络信息安全性，优良的谱效率和灵活的带宽间隔选择等予以了高度评价。其中Purdue大学的研究非常有意义，其对可重构OCDMA网络里码序列动态转换做了研究。可重构OCDMA是为了适应下一代高速网络通信提出的，可动态从OCDMA网络里上载和下载信息。系统要求码序列能够在传输中实现再分配，从而极大的提高了网络容量。以前的评析里曾提到可重构WDM-PON，指出波长转换和光交换是其技术难点。到了可重构OCDMA，码序列的动态分配同样困难重重，除了要实现码序列的多阶动态转换，还必须解决实用过程里不断出现的信息冲突等问题。单就OCDMA网络里的码转换问题，先前的技术大都依赖于光电转换，但这明显丧失了系统的光学透明度，无疑，理想的码转换应该是一种全光的转换。已有研究者利用复杂的非线性光学处理实现了较短长度时阈码序列的全光转换，但其复杂的操作很难在可重构系统中发挥效力，且技术仅限于单阶转换。本期Purdue的研究在该方面可以说是具有开创性意义的，其基于谱阈相位编码技术，首次在实验上实现了适用于可重构OCDMA系统的多阶全光码转换，且单次转换能耗均低于0.9dB。论文还对转换引起的信号失真进行了研究，提到采用谱阈相位编码，可有效抑制信号失真。该研究涉及到可重构OCDMA网络的若干技术难题，对系统应用具备较高参考价值。
网络方面其它研究主要还有：为了改良一般以路径保护共享备用光路径的传统方法，台湾成功大学的研究者提出了波长可重构的备用路径重路由方法，该方法在成功改进了阻断几率的同时，还有效减小了所需的备用资源。其研究结果证明使用建议方法可以在动态的环境下改进阻断几率，并减少了所需的备用重路由路径的数目；德国Kiel大学的研究者对基于多模光纤的10Gb以太网中三种常用电子均衡器做了研究，证明使用非线性-有限推进响应-判决反馈均衡器(NL-FIR-DFE)比常规的DFE或线性均衡器可以获得更优越的性能。
2. 系统方面本期有一篇来自瑞典的特邀论文，是关于全光波前采样系统（用于波形监控）的。其主要使用一峰值功率16W的采样脉冲在长度为十米的高非线性光纤中传输，利用四波混频效应对信号进行波前采样。其系统在20dB信噪比下，具有瞬时亚毫瓦的光学灵敏度，在60nm的大带宽上具有亚皮秒的时间灵敏度，性能可谓相当优越。在介绍自身成果的基础上，论文还对全光波前采样系统提出了一个全面的性能评价体系。并对现有实现偏振独立全光采样的方法做了一个系统的总结。论文详尽的内容很具参考价值。
关于系统其余研究还有：NTT的研究者利用非同步色散导致的啁啾研制了160Gb/s的自适应色散均衡器，既对80km的色散漂移光纤的色散斜率进行了成功补偿，也对40度温度变化下的色散改变做了补偿，这项研究对提高160Gb/s系统的可靠性上做出了有益贡献；以色列研究者针对基于WDM的光无线网络（可用于城阈网或卫星通讯的地对空基站），主要对后向散射引起的串扰进行了深入分析，提出了一套分析后向串扰引起误码率的数学模型。
二、光纤：
多孔光纤是带有孔洞的光纤，它沿光纤长度方向存在几个或几十个延伸的孔。由于引入孔洞可以获得非常大折射率差，因此可以获得比传统光纤更优越的性能。制作上一般是将玻璃管紧密捆扎成一束进行拉丝制成光纤，其截面成蜂窝状，在石英玻璃中形成许多空孔呈周期性存在的结构。多孔光纤里最具代表性的是光子晶体光纤，其可以获得低损耗、低色散、低非线性等相当优秀的传输特性。现有商用光子晶体光纤一般基于石英玻璃，而本期Southampton大学的研究者则指出使用非石英玻璃（如硫化物玻璃、亚碲酸盐玻璃，或重掺杂玻璃等）在某些情况下可具有更加优越的性能，例如可以获得更高的非线性效应（或大大降低非线性效应）；在近红外到中红外大带宽内保持极低损耗；更获得更高的稀土掺杂；能保证更低的光子吸收等。该篇论文对非石英多孔光纤的光（热）效率、热导率、光吸收、非线性效应、表面张力等性能做了详尽介绍，特别谈到了他们制作多孔光纤的工艺，连具体的工艺参数（如温度、压力、材料等）都有细节的介绍，非常有参考价值。另外作者也讨论了基于不同玻璃材料的多孔光纤潜在的应用领域。
此外，韩国的研究者利用边界元方法对光子晶体光纤的色散进行了计算，并设计了高色散平坦的光子晶体光纤；日本Keio大学的研究者针对渐变折射率的聚合物光纤，分析了光纤弯曲带来的损耗、数值孔径和带宽变化；加拿大的研究者为深入研究光纤中的自相位调制和交叉相位调制效应发展了一种二阶微扰的分析方法。
三、无源器件：
元器件方面：Sheffield大学的研究者基于InP材料制作了电光可调的深刻蚀的FP滤波器，器件结构相对紧凑，长度大约20-40微米左右。并且分别利用量子Stark效应和载流子注入效应对微腔滤波器实现可调滤波。文章也深入的比较了两种可调方案各自的优缺点；台湾成功大学的研究者基于现有光纤光栅的热调制反射光强度谱，运用基因算法进行优化，可以对光栅周期、长度、啁啾方向、光栅位置、折射率调制度等进行再优化，进而可以获得性能更好的光纤光栅设计。通过实验测试，证明其设计方案对均匀和啁啾的FBG都有效；六点法测反射率是微波领域常用方法，但在光频却没有相关研究，本期西班牙的研究者基于集成的多模干涉耦合器，发展了光频的六点测试方法，填补了这一简单实用技术在光频上的空白。
集成工艺方面：California大学的研究者对基于微缩硅芯片（亚微米尺度）的参量Raman波长转换做了研究，证明当使用了亚微米的波导结构后，由于双光子吸收产生的自由载流子损耗会被明显抑制住，而Raman波长转换的效率却会得到大幅提升，非常有应用价值。但研究也指出应用过程必须严格控制泵浦光和Stokes光间的相位失配，否则转换带宽将大幅降低，这无疑也对器件成本提出了更高的要求。此外，对光电集成的首选材料SOI，Surrey大学的研究者提出了一种单模、低偏振依赖性的小截面脊形波导设计方案；Utah大学的研究者使用软光刻技术制作了高性价比的PDMS（一种聚合物材料）波导，其损耗大约0.4dB/cm，波导热稳定性良好，但其对温度和湿度具有较高的灵敏度，因此在传感和生物医学方面会有较大应用。
四、有源器件：
放大器方面，McMaster大学的研究者对双包层掺钇光纤放大器，分别对前向、后向和双向泵浦，做出了器件的优化设计，并对各自性能做了深入分析，放大器适用于重复率为几十KHZ的纳秒脉冲。研究证明对这样的放大器，使用后向泵浦能获得最高的脉冲功率，使用前向泵浦器件可以避免产生泵浦-耦合器损耗，而双向泵浦可以避免使用高亮度的泵浦源，可见三种工作方式各有各的优势。研究还指出受激布里渊散射（SBS）能极大程度降低放大效率，在应用中必须避免它的影响。对三种泵浦方式，前向的SBS效应最强，后向最弱。其设计建议使用光纤长度应小于10米，纤芯大于20微米，信号波长大于1080nm。比起常用的915nm泵浦光，研究暗示改用976nm可以获得更高的发大率，但是泵浦光必须要有严格的波长控制装置，否则泵浦光波长漂移将会严重恶化输出光质量；半导体放大器方面，伦敦城市大学的研究者证明使用渐变的波导放大器，通过优化渐变斜率，可以利用高阶模和基模的干涉作用，获得更好的输出光束质量。
有源方面其它研究还有：哥伦比亚得研究者基于条状钛酸锂晶体，利用其电光特性，设计了电光偏转器，可是实现8度左右得光束偏转，其目标是应用在偏光A/D转换上；日本科学院的研究者就光探测模块频率响应的测量提供了一种方案，其关键操作是对探测光两次声光调制（使得同一探测光具有两个等强度的频率分量）。其探测光使用He-Ne光，因此成本相当低，从实际测试上看，其对20MHz范围内的光探测器模块的频率响应进行了成功的探测，可见其探测装置性价比还是很高的。
