5/31/2010,2010年4月出书的PTL首要刊登了以下一些方向的文章，包含：半导体有机激光器和扩大器、调制器和光开关、传输和光波导、无源器材、有源器材、全光技能、丈量技能、传感器、模仿和射频光子学、网络及子体系，笔者将逐个剖析。

　　由于量子层叠（QC）激光器制作技能的创造，量子层叠微腔激光器现已引起了研讨人员的广泛注重，其原因是它具有超小体积、高Q值和低阈值电流等长处。可是，在微谐振腔侧壁的一切内反射进程需求回应壁形式（WGM）下的形式光射线来替代在散布反应式激光器中的光栅以进行弱反射。因而，在中红外回应壁形式微环激光器作业时，其形式特性对斜侧壁的影响是有必要彻底进行研讨的一个问题。我国科学院集成光电子国家重点试验室和半导体研讨所的研讨人员根据有限差分时域办法（FDTD），研讨了带有斜侧壁和含金属层微规范中红外共振器的形式特性，研讨人员提出的带有斜侧壁和含金属层微规范中红外共振器的形式特性图如图1.1所示。

　　众所周知，具有紧凑结构的相干光源所宣布的红光关于许多实践运用起到要害作用，特别是表现在光动力医治办法、激光投影显现技能和生物光子学运用方面。一个光学泵浦半导体盘型激光器（OP-SDL）能够发生衍射受限的大功率光束，而且当掺杂恰当的半导体混合物时，它能被规划成可发射650纳米到中红外波长光波的泵浦半导体盘型激光器。来自芬兰坦佩雷技能大学光电子研讨中心的研讨人员选用周期极化化学计量比掺氧化镁LiTaO3晶体以完结一个光学泵浦半导体盘型激光器的频率倍增进程。其间，光学泵浦半导体盘型激光器的腔体装备图如图1.2所示。

　　关于短距离光纤通讯技能而言，笔直腔面外表发射激光器（VCSEL）是一种十分适宜的光源，其原因是它具有低本钱、可批量出产和较小功率消耗等长处。实践中，笔直腔面外表发射激光器的高速率直接调制进程能进一步进步光纤通讯网络中信光号的传输容量，特别是它能对根据以太网的区域光网络和板级光互连技能的开展起到要害作用。近年来，许多不同的办法被研宣布来以进步不同作业波长笔直腔面外表发射激光器的直接调制带宽。来自加拿大蒙特利尔McGill大学电子与计算机工程系的研讨人员提出并规划了一种作业波长为850纳米，而且具有低密度注入空穴笔直腔面外表发射激光器，一同完结了高达25Gb/s速率的直接调制进程。研讨人员选用的具有低密度注入空穴笔直腔面的外表发射激光器的相片如图1.3所示。

　　白光发光二极管（LED）正逐渐替代传统的白炽灯泡和具有紧凑结构的荧光灯占据照明商场，其原因是它有节能这一杰出的开展优势。现在，有两种首要的办法被选用来制作白光发光二极管：其一是选用黄磷掩盖在蓝光发光二极管上（或许选用一个多磷的紫外发光二极管）的制作技能；其二是选用赤色、绿色和蓝色分立发光二极管（RGBLED）的芯片色彩混合技能。来自我国香港大学电子和电器工系的研讨人员报导了选用激光显微加工技能制作去顶圆锥（TC）白光发光二极管的办法。研讨人员选用了一种改进激光显微加工的办法制作了一个具有50度倾斜角斜壁的圆盘形蓝光发光二极管。在制作工艺进程中，一层金属铝被涂覆在斜壁上并在其底部外表构成了一个完好的反射镜。由于完结了高质量的反射，旁边面传达的光子也将重定向到向上直接发射的方向上，因而在法线%的添加值。相比较传统的光子发光器材而言，这种去顶圆锥发光二极管（TC-LED）发射的白光，被研讨人员证明在其色彩均匀性大将有37%的大崎岖进步。图1.4是研讨人员选用三种不同办法进行发光二极管涂覆的完结计划图。

　　为了最大程度地进步光通讯体系的传输系能，削减光学设备的损耗是一个不得不考虑的一个重要问题。跟着单信道传输速率的添加，宽带光信号的光谱很简略遭到滤波器材和色散效应的影响，然后必定导致光信号接纳功用的下降。来自以色列耶路撒冷希伯来大学运用物理系的研讨人员提出并规划了一种光学光谱处理器来处理具有恣意相位和崎岖的光谱，一同将该光学光谱处理器运用在具有100GHz谱宽无色波分复用（WDM）的自适应滤波技能中。研讨人员提出的计划选用自由空间的光器材以发射来自光相位调制器上平面光波导回路的色散光。该光学光谱处理器能在75GHz的可用带宽上，557MHz的距离规范上完结3GHz光学分辨率的作业。研讨人员规划的光学光谱处理器（PSP）计划如图2.1所示。

　　近年来，双光子微影技能（TPL）关于恣意形状聚合体三维（3D）结构现已显现出其潜在的运用优势。双光子微影技能的首要优势表现在其直接处理的进程，该进程能够创造出十分杂乱乃至是传统刻蚀技能所不能制作的结构。来自意大利MagnaGraecia大学的研讨人员规划并提出了一种选用双光子聚合的办法在光纤顶部结构不同微光结构的新式结构技能。研讨人员证明该办法相比较曾经的成形办法而言，只需求选用简略的装备就能够完结一般三维形状的快速结构进程。本文报导的一系列不同光学结构，不同光学功用的规划流程都证明了研讨人员提出的该办法完结进程具有多功用性和杰出的光学功用。图1.6是研讨人员提出的在结构工艺进程中对光纤进行加工的完结计划图。

　　跟着外表等离子极化（SPP）现象的呈现，外表等离子波（SPW）的传达进程代表了一种电磁波的传达形式，这种形式能最大程度地被约束在金属电介质界面上而且在金属电介质界面两壁呈现出指数级次阑珊现象。外表等离子波的传达进程不行能存在于完美的电导体（PEC）和电介质界面的润滑外表上，除非电导体的外表被周期性地进行打孔加工。我国宁波大学理学系光子研讨所的研讨人员运用有限差分时域的办法研讨了在一个带有笔直切断的金属周期凹槽光栅上，传达外表等离子波的谐振机理。图1.7所示为具有不同笔直切断的电导体光栅的色散特性图。

　　在微电子运用范畴，多晶硅（polySi）是一种根本资料，由于多晶硅能被简略地堆积到简直恣意形状的衬底上，而且多晶硅上能灵敏地承载有源光子器材，因而多晶硅在硅基光电的运用中起着不行或缺的作用。新加坡微电子研讨所的研讨人员规划并提出了一种根据硅基光电子集成回路的多晶硅光子器材，其间多晶硅线波导的工艺制作进程中选用了不同的低热固相结晶（SPC）办法。图1.8是研讨人员选用不同的退火工艺程序取得硅堆积薄膜的拉曼光谱比较图。

　　现在在光信号域对光数据流彻底处理的研讨作业中，光子集成回路的规划和完结是一个重要而且具有挑战性的研讨课题。实践中，硫系玻璃（ChGs）作为一种具有极好特性基片的呈现关于集成非线性光子（NLO）器材的运用具有如下优势：超快速的宽带光呼应时刻、高的光学非线性效应、在电信级波长运用中低的线性和非线性损耗。澳大利亚国立大学激光物理研讨中心高速宽带光体系研讨所的研讨人员提出并规划了一种亚微米规范三硫化二砷波导的工艺制作流程，并描绘了该波导的特性。在原子能显微镜（AFM）下，图1.9显现了去光阻制程的成果是该波导的外表粗糙度添加了大约3倍。

　　在中功率或大功率的光纤激光器中，作为一种窄线宽反应式器材，光纤布拉格光栅（FBG）的运用引起了研讨人员的广泛注重，其原因是光纤布拉格光栅能经过削减外部块状光子器材的运用来简化激光器的外部规划。来自澳大利亚悉尼大学化学系的研讨人员规划和报导了一种内部含有活性介质II型布拉格光纤光栅的飞秒光纤激光器的树立进程。这种激光器的规划和试验进程如图4.1所示。

　　硅基集成回路技能的完结现已取得很多的赞誉，其原因是硅基集成回路的封装密度改进了光子器材的功用，而且能够下降本钱消耗。根据SOI的硅基线波导由于能够完结超高密度微型光子器材的集成进程，因而被认为是一个具有开展优势的结构平面波导。可是，当研讨人员将几百纳米规范的硅基线微米的一般单模光纤中时，发现大的耦合损耗将是其不行忽视的工艺制作缺陷。来自我国北京半导体研讨所的研讨人员规划并验证了一种选用有机玻璃（PMMA）制作的，根据绝缘体的硅光光纤衔接到波导的模斑转化器（SSC）。这种模斑转化器的结构图如图4.2所示。

　　近年来，关于量子点半导体光扩大器（QD-SOA）的一些研讨成果现已显现，量子点半导体光扩大器具有超越传统的体效应和量子阱（QW）扩大器的优胜功用。这些优胜功用表现在量子点半导体光扩大器能够进步饱满功率、完结大的增益、进行时钟康复和进步带宽。来自日本大阪大学的研讨人员提出并试验验证了在柱状量子点（CQD）半导体光扩大器（SOA）中运用红移偏置滤波器的办法，根据自相位调制效应的10Gb/s、20Gb/s和40Gb/s归零码信号的再生扩大。研讨人员还研讨了扩大器入射功率和信号Q平方值的函数联系，并一同进行了一种选用量子阱半导体扩大器作为比较的试验。研讨成果显现仅可能在量子点扩大器中才干完结根据自相位调制进程的信号再生扩大。研讨人员选用量子点半导体光扩大器构建的试验体系如图5.1所示。

　　在电子范畴中，在信号处理体系中有必要规划和运用的方波时钟信号，在电压坪和驱动函数电门之间完结了杰出的预界说搬运进程。与此类似，在光信号域中，特别是在光子集成回路中，光方波时钟信号的完结也被希望能够完结相同的功用。美国罗彻斯特大学的研讨人员提出并完结了根据全光触发器的光方波时钟信号的发生计划。研讨人员经过在行波型半导体光扩大器中，根据穿插增益调制的进程用输出来调制输入，将来自谐振型半导体光扩大器的双稳态输出光功率在开或关的状况之间进行切换。其间，一切的有源器材都被直流电流驱动，而且它们的波长和时钟频率能够被挑选。一同，在体资料的光子器材中一个3.5MHz作业频率的时钟信号被有用完结。研讨人员还主张在光子集成回路和全光信号处理的进程中，运用具有潜在开展优势的光方波信号。图6.1所示为运用一个行波型扩大器和一个谐振型扩大器发生光方波时钟信号的计划图。

　　微型的分光计之所以被广泛运用，是由于它能够完结光信号的谱检测。可是在惯例的微型分光计规划进程中，咱们有必要对微型分光计的功用和规范进行折衷考虑。一般的规划包含：静电可调腔体的规划、波导分光计的规划、法布里—帕罗滤波器的规划。美国南加利福利亚大学生物工程系的研讨人员选用了对生物标本的光谱和时域荧光性进行剖析的办法，完结了一个有用的确诊进程。研讨人员还指出，为了紧凑集成分光计的运用需求，微型光机电体系（MOEMS）的运用是一种可行计划。为了改进微型分光计的运用功用，研讨人员提出选用多层层叠规划的办法来进步它的解析度和吞吐量。表7.1列出了不同品种微型分光计体系的功用比较。

　　迄今为止，在安全范畴，完结安全和牢靠的人员辨别是一项至关重要的技能。指纹识别是一种最常运用的办法，而且这项技能是一种易于选用和被人们广泛接纳的有用技能。此外，保存很多指纹的数据库也使人们能够更方便地运用这项技能进行人员辨别。现在，很多的体系、传感器和算法由于选用了精确牢靠的指纹辨别技能而得以广泛运用。虽然如此，这些运用在针对欺骗性进犯，以及由于手指上的伤痕、刀痕、沾水后的手指、龌龊的手指和传感器上残留手指印记的存在方面缺少有用地处理办法。而且，在实践运用中，硅资料或许假手指制作的虚伪指纹印记也很难被有用区别。为了战胜上述问题，一些新的生物学办法被提出进行研讨。可是，这些办法由于彻底依赖于手指或许其他肢体的内部安排结构，例如：手掌纹路、膝盖的X射线剖析和手指内部结构的超声波剖析，所以很难抵挡外部的欺骗性进犯。而且，这些生物学的人员辨别办法大部分都缺少数据库的支撑，一同这些辨别办法都需求精确且牢靠的判定算法支撑，这也是其具有的一个缺陷。来自瑞士伯尔尼运用科学大学电子与信息科学系光子试验室的研讨人员经过剖析手指的内部生理结构，提出选用一种新的办法来完结免受进犯的指纹识别进程。研讨人员得到的指纹信息不再是根据简略假造的外部皮肤图片信息，而是包含来自手指内部结构的信息。而且，研讨人员还指出手指上外部凸起和洼陷的构成来源于手指的内部结构。研讨人员经过选用频域光学相干断层成影（FD-OCT）技能，成功提取了反映手指内部信息的三维相片，而且指出假如选用商用的指纹辨别程序，指纹内部95%的图片信息能够被成功获取。研讨成果证明选用频域光学相干断层成影技能得到的指纹内部图片信息能够进行有用地完结指纹识别进程。图8.1所示为研讨人员选用频域光学相干断层成影办法取得的三维图片。

　　近年来，毫米波（mmwave）光纤无线通讯技能（RoF）技能由于能够为未来的蜂窝网络和室内无线接入体系供给宽带服务而引起了研讨人员的广泛注重。经过光纤衔接中心站（CO）和基站（BS），光纤无线通讯技能能够使得未来的无线接入网络变得愈加灵敏和易于晋级。此外，选用光纤无线通讯技能也能够简化基站的装备，特别是能够将基站中杂乱的信号处理进程从基站搬运到中心站。咱们知道，60GHz带宽的毫米波信号由于在无线接入体系中能够满意更高的数据传输速率、下降频率带宽的竞赛和短距离的空间无线通讯需求等方面具有开展优势，而引起了许多研讨机构的广泛注重。可是，在毫米波光纤无线通讯体系中，规范单模光纤中的色散效应将会导致无线信号的接纳功率阑珊，特别关于双边带（DSB）调制码型信号的影响更是如此。因而，许多单边带（SSB）调制技能被研讨人员选用来处理这一要害问题。来自我国北京大学电子系先进光通讯体系和网络国家重点试验室的研讨人员提出并报导了一种选用注入锁模散布反应式（DFB）激光器在60GHZ光纤无线通讯体系中进行光学单边带调制的办法。在完结进程中，将两个具有60GHz频率距离的外差光信号注入到散布反应式激光器中，而且将其间的一个形式确定。当散布反应式激光器被直接调制时，锁模的调制系数值将比没有锁模的调制系数值大15dB。选用研讨人员提出的单边带调制计划，一个根据60GHz传输速率为2.5Gbit/s的数据信号在50Km的单模光纤中传输并被有用接纳。

　　众所周知，光学旋转接头有许多运用。它能被运用在光波导天线中和许多其他的军事或许商业运用的相关旋转接口之间来传输光信号。相比较电滑环设备而言，在电磁接口方面，光学旋转接头具有更好的免疫优势，这是由于惯例的天线丈量体系常常运用金属同轴线。惯例的天线丈量体系有如下问题：在电缆中信号的衰减大、遭到外部外表的反射影响而且难于施行运用。而为了将光纤链路传输体系运用到射频天线的丈量体系中，含光纤和收发设备（TRx）模块的光纤旋转接头（FORJs）是不行或缺的。来自韩国Yuseong-gu电子和电信研讨所的研讨人员提出并报导了一种可在实践天线丈量技能丈量中运用光纤旋转接头和光纤链路的协同作业计划。其间，光纤旋转接头的旋转改动损耗只是依赖于该器材的机械失配。为了完结0.2dB或许更小的旋转改动损耗，研讨人员提出并研讨了一种运用无透镜双规范失配的不触摸接口的新装备，并运用了散布反应式激光器、PIN光电探测器和单模光纤跳线。研讨人员选用的光纤旋转接头有十分低的旋转改动损耗，而且他们选用的光纤链路在天线丈量的运用中其作业进程是适当安稳的。最终，研讨人员证明了这种光纤旋转接头和光纤链路能够运用在射频天线所示为运用光纤旋转接头和光纤链路进行天线丈量的体系计划图。

　　作业在毫米波（mmwave）频段的光纤无线通讯传输体系被认为是一种处理无线终端用户多媒体服务运用的有用通讯体系而被许多研讨机构广泛研讨。为了运用毫米波信号来向无线终端用户供给更大的带宽，一种可行的办法是选用光纤无线通讯技能（RoF），经过选用这种技能，载波频率上的无线信号能够在光通讯网络中从中心站（CS）传输到基站（BS）。其间，毫米波的发生办法首要有以下几种：一是强度调制直接检测的办法（IMDD）；二是远端外差检测的办法（RHD）；三是谐波上改换的办法。来自我国北京交通大学光波技能研讨所全光网络和先进电信网络国家重点试验室的研讨人员提出并规划了一种运用三角型啁啾光纤布拉格光栅（CFBG），根据强度调制直接检测办法的光纤无线通讯体系。在这个计划中，首要运用一个毫米波驱动信号在强度调制器上完结光学双边带调制（DSB）进程，然后将经双边带调制的光信号输入一个三角型啁啾光纤布拉格光栅。由于三角型啁啾光纤布拉格光栅在光谱上具有负添加效应，所以它的低阶边带比高阶边带有更大的衰减，这意味着含有载波的光学单边带（OSSB+C）调制进程能够很简略地完结。经过平衡光学载波边带按捺比，三角型啁啾光纤布拉格光栅的信号处理进程能够改进链路的传输功用。研讨人员特别指出，当选用他们的计划时，该体系能够在商业级运用上确保完结低本钱的体系结构和杰出的通讯功用。图9.3所示为在强度调制直接检测的光纤无线通讯体系中选用三角型啁啾光纤布拉格光栅的体系结构图。

　　10Gbit以太无源光网络（10G-EPON）体系是依照IEEE802.3av的规范树立并开展至今的，关于10Gbit以太无源光网络的可行性研讨正在如火如荼地进行。别的，在10Gbit以太无源光网络中进行突发形式上行数据传输时，突发形式的接纳机和突发形式的时钟及数据康复（CDRs）模块也被相关研讨机构认为是其运用中的要害技能。近年来，选用沟通耦合突发形式的接纳机被认为是一种有用地处理计划，可是这种接纳机的出产完结是适当困难的。来自日本神奈川三菱电气公司信息技能中心的研讨人员初次规划并制作了一种为10Gbit以太无源光网络服务，并能将速率高达82.5GS/s过抽样时钟和数据康复的全主动增益操控光接纳进程合并到10.3Gb/s突发形式下进行3R康复的接纳机。研讨人员规划的突发形式预设扩大器、限幅扩大器和时钟数据康复模块都被集成在0.13μm的锗硅双极性互补金属氧化半导体上以完结其工艺制作流程，其工艺流程彻底契合IEEE802.3av10Gbit以太无源光网络的主张规范。在误码率为10-3量级时，研讨人员规划的10.3Gb/s突发形式下进行3R康复的接纳机成功地完结了-30.1dBm的接纳灵敏度。图10.1为研讨人员规划的10.3Gb/s突发形式下进行3R康复的接纳机装备图。

　　根据光谱崎岖编码的光码分复用多重接入（SAC-OCDMA）体系的功用严峻受限于类似光源的非相干强度噪声的影响。为了削减强度噪声的影响，不同的处理计划被研讨人员提出。来自加拿大魁北克Laval大学ECED系的研讨人员初次报导了一种选用multicanonical蒙特卡洛算法根据光谱崎岖编码的光码分复用多重接入体系的功用剖析办法，而且在跟着用户数量的添加时在根据光谱崎岖编码的光码分复用多重接入体系中，检测了强度噪声按捺半导体光扩大器（SOA）的成效。研讨人员发现，跟着用户数量的添加，半导体光扩大器的成效随之削弱，此刻噪声将添加，这与波分复用体系中的频率分配成效恰恰相反。研讨人员还完结了选用高斯算法来研讨噪声散布的进程，发现此刻进行误码率猜测是不精确的。研讨人员证明他们的数值模仿成果和已宣布的试验成果恰恰相反。图10.2所示为N个用户运用半导体光扩大器的光码分复用多重接入体系的装备图。

　　现在，互联网中数据流量的指数级添加拉动了光通讯网络向高传输容量的方向开展。其间，高传输容量的光纤链路上承载的数据分组速率现已超越了100Gb/s，这些数据分组选用了不同的发送办法，例如：根据归零码的数据分组、具有高谱功率的多波长数据分组、根据差分四相相移键控码（DQPSK）的数据分组、根据正交频分复用技能（OFDM）的数据分组和根据正交崎岖调制（QAM）的数据分组。另一方面，由于现在电路交流中交流矩阵的速度、可扩容性和光电转化的能量损耗，选用电路交流数据分组进行路由转发的功用将遭到约束。而光数据分组在光信号域的通明交流消除了电路交流进程中光电转化的能量损耗问题。可是，为了完结这样的光分组交流进程还有几个问题值得咱们去研讨。首要，光分组交流体系应该有才能处理多种格局的数据交流，这意味着符号的处理器将决议数据分组的目的地并操控交流矩阵，一同在交流矩阵中，符号的数据格局和数据速率也有必要能够被独立操控；其次，光分组交流体系应该能够被扩容，这意味着交流矩阵中输入和输出端口的数量不能遭到交流结构的约束。而且，为了添加光分组交流网络中节点的吞吐量，光分组交流体系的反应时刻应该是敏捷的。来自荷兰Eindhoven技能大学COBRA研讨中心的研讨人员提出并证明了一种对多种数据格局和数据比特率通明的选用带内符号的光分组交流体系。研讨人员完结了当改动数据分组的调制码格局和比特速率时，携带带内符号的数据分组并不需求在符号处理器中进行从头装备。一同，根据异步光信号处理的符号处理器和一个简略的电子处理网络相连，使得符号处理器有才能处理低延迟时刻（小于3ns）的符号，而不需求进行杂乱的和有功率消耗的高速数据时钟康复操作和串行以及免除串行回路的操作。研讨人员用试验证明了在1x64的光分组交流体系中，能够进行传输速率高达160Gb/s的根据归零开要害控调制码格局的多波长数据分组和120Gb/s的根据非归零差分相移键控调制码格局的多波长数据分组的无误码光分组交流操作。图10.3（a）和（b）所示分别为选用160Gb/s的根据归零开要害控调制码格局的多波长数据分组和120Gb/s的根据非归零差分相移键控调制码格局的多波长数据分组，结合六个根据开要害控调制码格局符号的分组交流试验计划图。

　　图10.3选用160Gb/s的根据归零开要害控调制码格局的多波长数据分组（a）和120Gb/s的根据非归零差分相移键控调制码格局的多波长数据分组（b），结合六个根据开要害控调制码格局符号的分组交流试验计划图。

　　近年来，正交频分复用技能（OFDM）由于能够反抗光信号传输进程中色散和偏振模色散的负面影响，引起了研讨人员的广泛注重。值得注意的是这一免疫优势相同表现在高达100Gb/s传输速率的大容量光传输网络上。此外，相干检测技能和偏振复用技能（PDM）也被选用来完结高的接纳机灵敏度和大的通讯传输容量。可是，为了下降体系的本钱消耗，在光收发设备中的光子器材的规划应该被简化。与此一同，为了完结光正交频分复用信号的传输检测，直接检测技能（DD）也是一种可行的检测计划，其特点是光信号的参阅光载波跟着光正交频分复用信号的边带一同传送，然后使得接纳设备中不再需求光子混合器材和本地振荡器。可是，由于频率域维护距离的需求，根据直接检测的光正交频分复用信号的信道容量和频带利用率（SE）都将下降，因而在对光正交频分复用信号体系中防止信号的彼此串扰是有必要要考虑的。现在，选用偏振复用技能和高谱功率的高阶调制格局（例如16QAM）现已被运用在100Gb/s的根据直接检测的光正交频分复用信号的传输中。在这种计划中，传输光信号的偏振状况（SOP）被多输入多输出（MIMO）数字处理技能盯梢。这往往比单偏振的景象要求运用更长的练习符号（TS），而且要求在两个偏振支路上进行精确地时域匹配。来自日本琦玉市KDDIR&D试验室的研讨人员规划并提出了一种简便易行的办法完结了偏振复用直接检测光正交频分复用传输信号的办法，这种办法不需求在接纳机中进行数字多输入多输出的信号处理，而且其载波重量的光滤波答应简略偏振别离。研讨人员运用16进制正交崎岖调制和31GHz的可用带宽成功地完结了100Gb/s的光信号在80公里一般单模光纤上的传输进程。研讨人员在此基础上还研讨了这种100Gb/s光信号传输体系中激光器的频率误差容忍度。图10.4所示为研讨人员提出的100Gb/s的偏振复用直接检测光正交频分复用信号的传输体系计划图。

　　近年来，根据环形光网络的可调光分插复用器（ROADM）在北美和日本具有了大规模的商用商场。现在，在电信号域中具有光—电和电—光转化（OE和EO）和电交流的环形互连现已完结了，一同运用光穿插衔接器（OXC）来完结光信号的路由转发进程能够有用削减体系的本钱消耗和电信号域的功率消耗。运用多重大规模1xN（N>

　　6—16）的波长挑选交流器（WSS）或许运用光交流矩阵中光穿插衔接器的结构正被进行广泛研讨，可是，在光网络中添加光穿插衔接器的数量将形成很高的体系本钱消耗，这一点将限制光穿插衔接器的可用数量。来自日本名古屋NTT光通讯试验室的研讨人员规划并提出了一种有用的可调光分插复用器环形网络衔接节点的结构，他们运用这种节点进行了可调带宽路由的挑选，而且指出这种办法能够下降网络本钱消耗。一同，研讨人员在试验中还研讨了运用平面光回路技能的要害器材功用。图10.5所示为研讨人员提出的双环衔接节点结构和三环衔接节点结构的示意图。

　　近年来，在光信号传输体系中为了改进差分相移键控（DPSK）信号的传输功用，多重差分相移键控（MC-DPSK）信号检测被研讨人员提出并进行研讨。关于惯例的差分相移键控信号而言，多重差分相移键控信号的发生宽和调进程也是类似的。不同的是，多重差分相移键控信号的接纳设备是具有多重结构的，而且它还能够一同提取不同差分相移键控信号的相位信息。经过选用软件检测的办法，多重差分相移键控信号的检测功用优于惯例的差分相移键控信号。正如咱们所知，电域均衡的办法在战胜色散（CD）和偏振模色散（PMD）的负面影响被证明是极端有用的。因而，结合多重差分相移键控信号的检测技能和最大似然序列估量（MLSE）算法能够进一步进步高速光信号传输体系反抗色散和偏振模色散负面影响的才能。在这种技能中，来自多重差分相移键控调制发生的信号经过选用一个联合最大似然序列估量的均衡器来康复输入的原始输入信号比特流。来自我国北京大学先进光通讯体系和网络国家重点试验室的研讨人员提出并选用多重差分相移键控信号传输来改进惯例的差分相移键控信号的接纳功用。在高速光信号传输体系中，研讨人员选用体系仿真的办法研讨了在完结多重差分相移键控信号检测后联合运用最大似然序列估量的均衡器来进一步进步传输光信号对色散和偏振模色散的免疫力。在此基础上，研讨人员选用多输入多输出（MISO）判定反应均衡器完结了多重差分相移键控信号的检测进程，并在电信号域对色散和偏振模色散进行了有用补偿。图10.6所示为研讨人员选用多输入多输出判定反应均衡器完结多重差分相移键控信号检测的接纳机结构图。

　　关于下一代光接入网而言，根据波分复用的无源光网络（WDM-PON）由于具有大的带宽和易于晋级等长处而被认为是极有出路的一种可行性网络。为了下降波分复用无源光网络的本钱消耗，在中心站（CO）会集光源（CLS）的计划是一种具有吸引力的处理计划，由于选用会集光源能够在用户网络单元中（ONU）撤销特定波长光发送机的需求并能够去掉波长办理的进程。在现有的会集光源计划中，一种直接的办法是从中心站到光网络单元中直接对光载波进行上行调制。这意味着对下行信号的再调制将发生上行信号，然后能够经过波长再利用的办法进步可用波长资源和光源的数量。一些支撑10Gb/s传输速率的载波再调制计划被研讨人员提出来，它们包含：下行差分相移键控（DPSK）信号和上行开要害控信号（OOK），下行频移键控（FSK）信号和上行开要害控信号，下行回转归零码信号和上行开要害控信号，下行和上行都选用差分相移键控信号。可是，这些计划的缺陷也是显着的，它们关于10Gb/s传输速率的信号上行具有较差的色散容忍度，而且载波从头调制的同步完结也是困难的。在实践中，树立一个无需色散补偿的波分复用无源光网络的结构，需求在每个光网络单元进行同步调制，这将使体系的装备更简略并能够削减体系本钱消耗。来自我国香港大学电子信息系的研讨人员提出并研讨了削减下行链路调制差分相移键控信号的调制深度来增强下行链路信号色散容忍度的计划，并一同进行了载波重调制后的时刻同步调整。在每一个光网络单元虽然施行了载波重调制，选用延时干涉仪对下行差分相移键控信号解调后，延时干涉仪的一个端口输出高消光比（ER）的解调信号，另一个端口输出低消光比的解调信号。其间，低消光比的信号很简略就能够完结上行信号的重调制进程。在无色散补偿和坚持载波重调制同步的景象下，研讨人员完结了20km光信号的无误码传输。图10.7所示为研讨人员选用差分相移键控信号下行传输，选用开要害控信号上行传输的网络结构图。

　　在高速光传输体系中，确保光发送机安稳牢靠作业的一个要害技能是进行主动功率操控（APC）。在惯例的光发射机中，功率操控回路常运用一个可供监督的光电二极管（mPD），而且将它集成在规范半导体发光二极管的后边完结输出信号的捕获。来自监督型光电二极管监测电流被运用来反应主动调理规范半导体发光二极管的驱动电流，然后确保激光器的输出功率值契合体系要求。惯例的监督型光电二极管功率操控办法在高速光信号传输体系中被广泛用于独立的光发送机中，它也被直接运用于注入确定的波分复用无源光网络中，并呈现了意想不到的作用。来自韩国首尔国立大学计算机科学与电子工程系的研讨人员规划并提出了一种支撑注入确定波分复用无源光网络结构且简略易行的主动功率操控结构。在中心站，研讨人员经过在阵列波导光栅后放置光纤环路镜监督反射信号的改动，一般不行忽视的发射信号的功率崎岖问题运用监督型光电二极管来处理。研讨成果显现，当作业温度和注入功率值变化时，发射的峰值功率其颤动规模不会超越0.1dB。图10.8所示为研讨人员研讨的惯例注入确定波分复用无源光网络的结构示意图。