07年06月JLT光通讯论文评析

一、 光网络与系统：
1．光交换与光互联：
    NTT的研究者探讨了下一代光网络的互联模式，作者构建的互联系统主要包含三个功能，支持WDM应用的光交换、通用多协议标记交换（GMPLS）和光传送网（OTN）。先简单介绍GMPLS和OTN的概念。多协议标签交换（MPLS）是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力，在以IP数据包交换为基础的网络里，MPLS有广泛的使用。为了适应下一代的光网络运用，IETF对MPLS的技术标准做了扩展，以便能适用于时分复用（TDM）、WDM以及光交叉互联（OXC）等技术，这就是GMPLS协议体系。它可有效地屏蔽底层传输媒介的差异，提供一致的传输连接的建立维护与高效流量工程控制。而OTN的基本思想则是将点到点的WDM系统用OXC互连节点和光分插复用（OADM）节点连接起来，组成光传送网。作者的整个系统包含如下特征：（1）在用户网络接口支持10-Gb/s (OC192/STM64)的光学界面；（2）在传输平台的网络节点接口使用OTN逻辑判断层面，以支持WDM功能，框架基于ITU-T Recommendation G.709标准；（3）依靠两个信号协议和一个基于流量工程扩展的资源预留协议（RSVP-TE），能自动完成客户端的光路径连接，当然交换粒度仅限于波长；（4）支持ITU-T Recommendation G.8080自动交换光网络提出的全部三种交换连接类型；（5）具有控制平面管理的功能。总的来看，作者长达16页的报导非常全面，涵盖了OTN管理、GMPLS管理和波长路径建立的详细方案，且作者暗示，文中谈到许多内容已经被运用在日本第二代Gbit网（JGN2）的实验测试中，并获得了稳定的工作性能。
    清华大学的研究者对全光标签交换应用提供了一种正交调制方案，在残留边带(VSB)调制的有效信息上，使用了偏振位移键控(POLSK)格式的标签信号。这里标签是使用铌酸锂相位调制器来调制的，作者指出调制过程里铌酸锂晶体的双折射是造成信号损伤的关键因素，作者证明可以通过采用VSB光学滤波的方法来消除双折射对标签调制的影响，提高标签对有效载荷间的消光比特性。由于标签和信号是正交的，因此作者建议的调制方式，仅使用偏振片就可以有效对标签进行擦除，擦除过程里有效载荷的功耗低于1.5 dB。最后作者还探讨了PMD对交换的影响，并建议了一种标签重写方案。
    对光突发模式交换（OBS），数据缓存是一个关键且复杂的过程，不同于通常的光交换，OBS网络由于经常面对突发的，且长度随机的数据包，因此无法使用固定长度的光纤延时线做缓存。希腊的研究者对这类问题做了研究，作者使用前向反馈的缓存概念，及时的对面临的异步突发数据包做堆栈处理，在缓存部分，作者结合使用了光纤延时线和波长转换器，对入射信号作多重缓存或共享式缓存。
2．WDM：
    对WDM光网络，增强信息路由的灵活性是系统维持较高QoS的本质要求，原则上在骨干节点，我们需要合理的设计，以让任意波长的信号可以由波分复用器任意入口进入，并按需要可以由任意输出端口输出，即实现非阻塞式路由与连接。满足该要求的网络设计已有许多报导，最简单有效的是选择集成的阵列波导光栅（AWG）做波分复用/解复用器，从器件工作原理可以知道，AWG在谱域是一个典型的线性循环器件，因此通过折射率调节，改变某波长经过器件的光程差就可以将该路信号路由到另一个波长对应的输出端。而这种折射率调节一般利用热光效应来实现，而对基于三五族材料制作的AWG，还可以通过载流子注入的方法来改变折射率以便灵活对使用输出通道做出选择。尽管从原则上对一个N×N的WDM应用，只需要通过上述折射率变化规则，实现一个N×N的开关功能就可以实现无阻塞路由，但事实上考虑到集成工艺的复杂性，目前还没有成功的实验结果。本期Kansas大学的研究者对N×N WDM无阻塞路由做了研究。作者采用的是多个1×N交换混合来实现N×N路由的思路，举个例子，对一个4×4的WDM结构，按简单的排列组合运算，要实现无阻塞路由需要有16种可能的路径。这样至少需要4个1×4的复用器来提供16条路径，再考虑到器件的完整性，需要在输入输出端各使用4个这样的复用器，这样，要实现一个4×4的WDM无阻塞路由，至少需要8个1×4的复用器。因此类推可知，对一个N×N的路由，需要提供N2条可行路径，尽管很复杂，但至少这样的路由规则可以实验实现。接着作者对其单个1×N的交换单元结构做了描述，该结构由两个N×1的AWG和一个相位漂移阵列以“三明治”的形式连接，原理同上，通过相位漂移阵列来改变入射光通过器件的光程差，进而对输出端口做选择。
    成都电子科技大学的研究者则对WDM光网络生存性策略做了研究，提供一种保护算法以让网络能够容忍单个的共享风险链路组(SRLG)断裂。所谓的SRLG是由IETF建议的，用来共享相同物理资源(即共享相同失效风险)的一组链路。作者建议的保护算法主要是根据特定的用户要求，先对工作路径，以及部分或全部SRLG备份路径做计算，以差异化的对备份资源做评估，以便合理安排路由。作者证明，现在的方法有利于提高资源利用率，并降低阻塞率。
3．光收发系统：
    NTT的研究者证明，对通常直接调制的光源，通过使用半导体的增益饱和吸收器件（SAD）可以有效提高输出信号的消光比，且作者证明对消光比改进的效果与SAD的长度有关，当选择其长度为350 μm时，可以将消光比由6.8 dB提升到8.2 dB；之所以要提高发射信号消光比，主要是因为高的消光比能有效抵御信号在光纤传输过程里非线性带来的干扰，本期有一篇来自葡萄牙研究者的论文，就对这个问题做了详细的论述；爱尔兰的研究者研究了用于光时分复用系统的超快脉冲源工作情况，这类光源通常是基于有增益开关的激光器，再通过光栅对脉冲进行压缩来实现的。作者指出在脉冲压缩过程里会产生脉冲啁啾的现象，以至明显增加了临近通道间的干扰。作者证明通过让用于脉冲压缩的光纤光栅具有合适的非线性啁啾，能够有效消除脉冲的啁啾，减少由于强度漂移带来的功耗；微波光子学应用常需要基于光频复用规则生成微波信号，本期荷兰研究者通过使用偏振干涉仪实现了相关功能，通过实验测试，作者成功显示了120 Mb/s的16-QAM调制格式的微波信号在25km单模光纤（或4.4 km多模光纤）中的稳定传播。且作者证明信号对激光相位噪声有良好的抵御力。
    德国研究者基于干涉直接探测的方法对以16进制DPSK信号和16进制QAM格式信号为例的多进制调制信号做了探测，作者指出16进制的QAM格式信号相比16进制DPSK信号能够获得更好的光学信噪比，但要求探测前必须对自相位调制（SPM）做补偿。
    英国Glasgow大学的研究者设计制作了一个可调的增益钳制光放大器。系统使用了两个半导体光放大器在一个环形激光腔内工作，一个用来对信号进行放大，另一个用来做增益控制，系统非常适合对增益均衡性要求高，以及具有线性增益要求的应用；对光纤拉曼放大系统，加拿大的研究者设计了多波长泵浦的方案，很好的抑制了放大过程中相对强度噪声的产生。
二、光电器件：
    成都电子科技大学的研究者依据芯层有效面积对斯托克斯波长的变化关系建议了一种多阶拉曼光纤激光器的级联设计方案。该方案有利于确定最佳的拉曼光纤长度和输出耦合器的反射率大小，以便获得最佳的泵浦光对斯托克斯光的转换效率；台湾中山大学的研究者对蝴蝶结型半导体激光器的封装工艺做了研究，作者指出在激光焊接封装的过程里，位置偏移带来的误差能够造成激光器耦合效率的快速下降，作者通过挖槽的补偿方法，证明能有效抑制这些位置偏移误差；东芝公司的研究者通过在采样光栅分布Bragg发射激光器（SG-DBR）中央使用一Z向切割的石英标准具，并在标准具上采用无模跳的三电极控制，实现了对激光频率的稳定、快速和精准控制；比利时的研究者研究了电注入薄膜InGaAsP微盘激光器的热稳定性，作者指出这类激光器在室温下具有10 K/mW的较高热阻抗，因此仅适合于脉冲发射。