世界全光网络发展趋势分析报告(编辑修改稿)

世界全光网络发展趋势分析报告(编辑修改稿)内容摘要：

WDM光网络中的关键光器件主要有波长可调光源、波长可调滤波器、波长转换器件和波长选路和交换器件等几种。 波长可调光源可任意控制信道波长，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，低功率消耗和低成本等，主要有以下多种实现方式 : 机械调谐激光器：是最早的解决方案之一，一般采用法布里 珀罗（ FabryPerot）空腔，调谐方式为空腔内机械式调谐，调谐范围几乎是全部的有源半导体激光器范围，调谐时间较长，达毫秒级。 只适用于电路交换 WDM网络。 声光和电光调谐激光器：其原理是利用声光或电光效应改变外腔折射率，折射率的变化可择性地通过特定波长的光。 声光可调谐激光器的调谐时间是数十微秒，调谐范围受激光器产生频率的范围和滤波器可选波长范围所限。 电光调谐激光器的调谐时间接近十亿分之一秒，可用于分组交换网络。 注入电流调谐激光器：其原理是在发射激光区域放置一个衍射光栅，通过电流注入使光栅折射率发生改变，进行波长调谐。 调谐时间少于10ns，交换时间 ，调谐范围 4nm。 光子集成多量子阱快速交换光源：它采用两个可调谐激光器和高速开关装置（其速率决定整个交换速率）的双工发射机结构，可克服交换时间和可调谐性之间的冲突。 阵列光 源：也称为多频激光器，由一个 1N光复用器结合在一起的 N个半导体光放大器组成，该结构在两端设有镜面，形成了一个空腔，其本质上是 N独立的激光器，波长被精密地锁在一起。 有采用波导光栅路由器（ WGR）和采用 DFB激光器两种实现方式。 波长可调滤波器是插入和分出波长的重要器件，主要有以下几种：法布里 珀罗（ FabryPerot）滤波器：这是一种非常好的滤波器结构，其工作原理是局部光束干涉。 光束先分路，再自相干涉，从而在频域内产生峰值和零值。 FP滤波器由两个高反射面之间形成的谐振腔构 成。 基于模式耦合的可调滤波器：这种滤波器可基于声光、电光或磁光效应等各种模式耦合。 入射光首先经一个单模式处理，如横电（ TE）模式。 通过周期扰动，将其转换成另一模式，如横磁（ TM）模式。 利用声、电或磁场可以产生取决于相关效应的周期扰动。 在这些扰动下，只能满足波型耦合条件的极窄波长范围之内的光波能够通过，从而导致了高选择性的波长输出。 基于半导体激光器结构的可调滤波器：半导体激光器结构提供了光谱滤波功能，它决定着结构内的纵向波型选择性。 谐振频率受电流注入或温度变化的影响而发生改变，温度调谐 结构的速率很慢。 液晶可调滤波器：这种滤波器具有成本低、调谐范围大（ 40nm）、功耗低（ 1mW）但速率却不够快。 光纤布拉格光栅（ FBGs）：大多数都是固定滤波器，但也可以用温度或机械伸展方式进行轻度和慢速的调谐。 除此以外，上述 AWG与 MFL激光器一起也可组成一个滤波器，而且如果与热光开关（ thermooptic switch）一起应用还可当作一个解复用器使用。 级联马赫 曾德尔干涉计也可用作可调谐滤波器，其调谐范围达十亿分之一米级，调谐时间是数个十亿分之一秒。 波长转换将成为光网络节点中的一个基本功能，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，采用波长变换器能大大降低网络的阻塞率。 波长变换技术应具备的基本特点： 对光信号透明； 对输入光信号功率要求不苛刻，并且偏振敏感度低； 变换速率高 (10Gb/s或者更高 )； 光信噪比和消光比的恶化程度较低或为零； 波长变换的范围宽，既可以向长波长变换，也可以向 短波长变换； 波长变换系统实现简单、工作稳定，波长变换器价格合理。 波长变换有光 /电 /光波长转换和全光波长转换两大类型。 /电 /光波长转换；光 /电 /光波长转换在普通的 WDM光传输系统中经常用到，当光发射机的输出波长不能满足密集波分复用 (DWDM)传输的需要时，需采用光转发器 (OTU)进行转换。 光 /电 /光（ O/E/O）波长变换器相当于光传输线路中的 1R或 3R中继器。 在光网络中，当需要对某一波长的光信号进行波长转换时，先用光电检测器接收该光信号，实现光 /电 (O/E)转换；然后将信号调制到所需波长的激光器发射出去，实现电 /光 (E/O)转换，从而实现波长变换。 这种类型的主要优点是系统原理简单、输入光功率。