光网络技术发展趋势

6 光纤器件技术发展

光纤网络体系是未来光通信的主流发展方向，而光网络技术目前的发展，很大程度上取决于光纤器件技术的发展。而光纤器件技术本身的发展，取决于成本（经济性）。这是与前二十年、特别是前五年最大的不同。器件发展主要有：支持智能化的光可变换器件，包括可调谐光源、可调谐光滤波器、全光波长转换器、光可变衰减器等；支持全光网实现的平面光波导技术；以及新一代的光电子材料――光子晶体及其光子晶体光纤（PCF）。

6.1 光可变换器件

波长可调谐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。它可实现快速配置、波长转换、可重构的OADM以及光开关、保护和恢复的功能，是智能光网络的催化剂。
可调谐光滤波器有两个主要应用，一个是作为光性能监测（OPM）的基础，只需要通过可调谐光滤波器，将要处理的波长筛选出来即可监测。另一个是在可调OADM和OXC方面应用，通过可调谐光滤波器来取代波分复用器将要下载的波长筛选出来。
全光波长转换器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。
光可变衰减器（VOA）阵列及可调光功率分配器是下一代智能化光通信网络发展的关键之一。出现了各种新技术的光可变衰减器，包括MEMS（微型机电系统，Micro Electro-Mechanical System）技术、液晶技术、波导技术和聚合物材料光栅等。光可变衰减器阵列可以构成DCE(Dynamic Channel Equalizer)、VMUX(VOA+MUX)、OADM等光器件的核心部件。

6.2 平面光波导技术

平面光波导（PLC，Planar Lightwave Circuit）技术以其成本低、便于批量生产、稳定性好、易于集成等诸多特点，被认为是光通信产业的明日之星。PLC技术可以为光网络提供光功率分配、光开关、光滤波等各种功能的器件，为组建更为复杂的光网络提供了必要的基础。另外，PLC技术为混合集成提供了可靠的平台，可以将诸如激光器、探测器、OEIC（光电集成）与各类无源PLC器件集成到一起，这种集成极大地降低了器件成本，促进FTTH的发展。同时混合集成技术的研究也必将为更高度的光电集成提供技术基础，从而在下一代通信系统中扮演重要角色。

6.3 光子晶体

光子晶体可以制作全新原理或以前所不能制作的高性能光学器件，在光通信上也有重要的用途，被认为是新一代的光电子材料。综合利用光子晶体的各种性能，可以制作光子晶体全反射镜、光子晶体无阈值激光器、光子晶体光波导、光偏振器、光开关、光放大器、光聚焦器等等。目前光子晶体的研究更多的还是处在实验室制作阶段以及理论分析阶段，离实用有一定的距离，其最大的限制就是制作难度很大。相对而言，一维光子晶体制作工艺要简单，一个特定实用就是偏振分离器/合成器(PBS/PBC)。结合液晶或磁光旋光器以后，纳米光学晶体可用来构成光开关、VOA、光循环器、Interleaver、光路由器等各种各样的光通信用基本器件。
PCF（photonic crystal fiber）是在石英光纤上规则地排列空气孔，而光纤的纤芯由一个破坏包层周期性的缺陷态构成，从光纤的端面看，存在周期性的二维光子晶体结构，并且在光纤的中心有缺陷态，光便可以沿着缺陷态在光纤中传输。光子晶体光纤作为下一代传输光纤具有，1)超低的损耗，目标0.05dB/km，现在1.72dB/km；2)在很宽的频率范围内支持单模传输，通过合理的设计可以支持任何波长光波的单模传输；3)光子晶体光纤的纤芯面积可能大于传统光纤纤芯面积的10倍左右，这样就允许较高的入射光功率；4)可灵活地设计色散和色散斜率，提供宽带色散补偿，可以把零色散波长的位置移到1000nm以下。

7 光网络是宽带通信网的必然发展

光网络正从高速大容量传输向智能化方向发展，要求光网络更灵活、面向用户和成本更低。光网络功能和性能的进步主要取决于所用的光电子器件。器件的先进性、可靠性和经济性会直接影响到系统设备乃至整个网络的生命力和市场竞争力。
由于构成光网络的光纤的频带宽，容量大，因此光网络技术使宽带通信网实现成为可能，光网络技术的发展极大地支持宽带通信网的发展。通信的宽带化，宽带通信网的光纤化，是通信技术发展的历史的、必然的趋势。