光纤通信中的全光器件研究

全光器件是当今光纤通信技术中的研究热点，本文就实现全光网络的关键器件及技术，包括光开关、可调式激光器、可调式滤波器及光纤传感技术，特别是光纤熔锥器件及其技术作了详细的阐述，同时指出了今后发展的方向和趋势。
【关键词】光纤通信，全光网络，激光，光网络，WDM，光栅
光纤通信正朝着密集波分复用DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）结合光放大器OA（Optical Amplifier）的高性能、大容量、灵活的全光网络AON（All Optical Network）发展。AON是以光纤为基本传播媒质，采用WDM技术提高网络的传输容量，以波长路由分配（RAW, Routing and Assignment of Wavelength）为基础，在光节点采用光/分插复用（OADM，Optical Add-Drop Multiplexing）和光交叉连接（OXC，Optical Cross-Connect）技术来提高吞吐量，从而使得光网络具有高度灵活性和生存性。由于WDM的技术的不断发展，提高了光互联网技术满足不断增长带宽需求的能力，特别是未来的太比特率通信网只有使用光子交换技术才能满足网络容量的要求，这要依赖于合理成本下的可重构联网技术以及结构简单的用于复用和交换的光器件不断走向实用化。
AON的实现依赖于光器件和系统的发展，尤其是以DWDM为基础的全光网络引入交叉连接和分/插复用等一些全新的技术，这些功能的实现很大程度上取决于新型关键器件的开发和研制。同时，一种新技术或新型器件可使整个系统的性能大大改善，有时会推翻整个旧系统，因此许多公司或科研单位都投入较大的力量开发AON和WDM中的新技术和新型的光器件，其中包括集成开关矩阵、滤波器、波长变换器、新型光纤、OADM和OXC等关键器件，还要重点解决高速光传输、复用器、高性能的探测器和可调激光器阵列以及集成阵列波导器件等关键器件，这些光器件与光纤一起构成了全光网络的物质基础。由于对机械稳定性和热稳定性要求的不断提高，人们希望利用全光纤器件来组成光路，这是因为：一方面，信号被限制在纤芯范围内传输，从而提高了稳定性；另一个原因则是单模光纤具有非常低的散射和本征损耗，因此，上述因素在全光纤器件的设计和开发过程中扮演了决定性的角色，使得部分全光纤器件的性能已远远超过了材料光学组件和集成光学器件。