光通信有源器件的技術(shù)發(fā)展與突破

　　ICCSZ訊 滿足不斷增長(zhǎng)的帶寬需求，同時(shí)不斷降低資本和運(yùn)維支出，將繼續(xù)是推動(dòng)光通信技術(shù)發(fā)展的兩個(gè)主要?jiǎng)恿?。為了滿足系統(tǒng)不斷發(fā)展的需求，有源光通信器件的發(fā)展涉及到許許多多的技術(shù)，然而，近年來(lái)有幾項(xiàng)技術(shù)值得我們特別關(guān)注：這包括40G/100G高速傳輸器件與模塊技術(shù)、下一代光纖接入技術(shù)、光載射頻ROF（Radio Over Fiber）器件與模塊技術(shù)、光集成技術(shù)、高速互連光電器件與模塊等等。

　　1. 40G/100G技術(shù)勢(shì)不可擋

　　據(jù)有關(guān)專家總結(jié)，40G主要有以下四個(gè)方面的市場(chǎng)需求和驅(qū)動(dòng)力：第一是TriplePlay，即數(shù)據(jù)、視頻、VoIP等服務(wù)的融合；第二是數(shù)據(jù)通信以及海量存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)； 第三是高速電信網(wǎng)絡(luò)，如OC768，STM256，G.709FEC；第四是其他新興數(shù)據(jù)需求。

　　目前，40G的價(jià)格是其獲得爆發(fā)式增長(zhǎng)的主要障礙，不過(guò)，40G甚至100G的發(fā)展已變得不可阻擋。40G/100G的CFPMSA多源協(xié)議已經(jīng)發(fā)布，由此向CFP的器件/模塊開放了大門。而在此技術(shù)方面，高速光信號(hào)的調(diào)制技術(shù)作為一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)平臺(tái)尤為重要，其中以DPSK、RZ-DQPSK和DP-DQPSK等系列調(diào)制方式為代表。

　　2. 10G速率的PON引領(lǐng)下一代接入技術(shù)

　　在光接入技術(shù)上， 國(guó)際上主要采用的是PON。在過(guò)去的幾年里，PON主要以GEPON和GPON技術(shù)為主，主流的用戶分配帶寬達(dá)到10～40Mb/s，而在未來(lái)的幾年之后，由于用戶帶寬需求的進(jìn)一步增長(zhǎng)， 則需要向下一代PON過(guò)渡。

　　隨著2009年9月IEEE802.3av國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的正式通過(guò)，10G EPON的有源器件的研究得到了飛速的發(fā)展， 目前， 10G EPON成為了下一代PON的最大熱門。緊接著， 2 010年6月，10G GPON（ XG-PON） 標(biāo)準(zhǔn)在日內(nèi)瓦ITUTSG15全會(huì)上順利通過(guò)，僅比10G EPON的標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)晚9個(gè)月，由于在光器件技術(shù)上的相似性，XG-PON的器件發(fā)展也非常迅速。這兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為下一代接入技術(shù)定下了發(fā)展的基調(diào)。WDM-PON，由于具有潛在的技術(shù)先進(jìn)性，無(wú)疑也會(huì)在未來(lái)的PON接入網(wǎng)中占據(jù)一席之地。由于各種PON技術(shù)的蓬勃發(fā)展，一種更大的可能是在未來(lái)的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，各種PON技術(shù)會(huì)逐步走向相互滲透和融合。

　　沿著EPON和GPON的發(fā)展道路， 下一代PON技術(shù)將形成三大趨勢(shì)： EPON向10GEPON演進(jìn)；GPON向XG-PON演進(jìn)；未來(lái)形成各種技術(shù)融合的PON。

　　隨著3G時(shí)代的來(lái)臨，光通信產(chǎn)業(yè)可謂又風(fēng)生水起，迎來(lái)了前所未有的機(jī)遇。光纖接入是迄今各種類型的寬帶接入方案中，最具發(fā)展生命力的一種。

　　3.無(wú)線與光的技術(shù)融合帶來(lái)光通信的新機(jī)遇

　　隨著3G時(shí)代的來(lái)臨，光通信產(chǎn)業(yè)可謂又風(fēng)生水起，迎來(lái)了前所未有的機(jī)遇。光纖接入是迄今各種類型的寬帶接入方案中，最具發(fā)展生命力的一種。我國(guó)90%以上的信息量是通過(guò)光纖傳輸?shù)?，特別是隨著3G牌照的發(fā)放，我國(guó)迎來(lái)3G時(shí)代，光通信及相關(guān)光電產(chǎn)業(yè)正在成為帶動(dòng)整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的新的增長(zhǎng)點(diǎn)。據(jù)估計(jì)，3G的啟動(dòng)可以帶來(lái)1000億元以上規(guī)模的光通信市場(chǎng)。雖然我們?cè)诩夹g(shù)上已經(jīng)做好迎接3G的準(zhǔn)備，光通信行業(yè)所面臨的機(jī)遇毋庸置疑，但同時(shí)也要看到它所面臨的挑戰(zhàn)。

　　從目前的情況來(lái)看， 未來(lái)的無(wú)線通信向LTE發(fā)展的方向已經(jīng)相當(dāng)明確。

　　在此領(lǐng)域的光器件、光模塊技術(shù)中，光載射頻ROF光器件/模塊值得關(guān)注。

　　當(dāng)前,對(duì)高速多媒體移動(dòng)通信的需求不斷增長(zhǎng),無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)寬帶傳輸能力的要求也越來(lái)越高, 同時(shí)伴隨著無(wú)線通信系統(tǒng)容量的快速增長(zhǎng)，小區(qū)半徑越來(lái)越小，微小區(qū)、微微小區(qū)數(shù)目迅速增加。另一方面,多種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的存在又要求接入系統(tǒng)具備多業(yè)務(wù)操作的能力。中國(guó)已經(jīng)開始了"無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)中國(guó)（U-China）"計(jì)劃，如何解決建筑物內(nèi)的無(wú)線高速數(shù)據(jù)傳輸和無(wú)線接入覆蓋問(wèn)題就成為迫切需要解決的技術(shù)關(guān)鍵。ROF無(wú)線接入技術(shù)成為解決上述問(wèn)題的一項(xiàng)最有希望的技術(shù)之一。

　　在ROF系統(tǒng)中，由于光載波上承載的是模擬的微波信號(hào)，與傳統(tǒng)的數(shù)字光纖傳輸鏈路相比，其系統(tǒng)對(duì)光器件的性能以及鏈路自身的色散、非線性效應(yīng)等都有更為苛刻的要求。

　　盡管ROF技術(shù)距離大規(guī)模的商用還有很長(zhǎng)的路要走，也有很多關(guān)鍵技術(shù)要攻克，但是，科學(xué)研究始終是走在技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的前面。同時(shí)，光無(wú)線融合的大趨勢(shì)是無(wú)法阻擋的，無(wú)論在現(xiàn)在還是將來(lái)，ROF都將是研究人員和運(yùn)營(yíng)商最為關(guān)注的一項(xiàng)技術(shù)之一。而對(duì)于ROF技術(shù)的研究，人們的目光也會(huì)由理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嶋H的應(yīng)用，向更低成本，更高集成化努力。

　　4. 光集成技術(shù)值得期待

　　光集成器件由于其綜合成本低、體積小巧、易于大規(guī)模裝配生產(chǎn)、工作速率高、性能穩(wěn)定等等優(yōu)點(diǎn)，早在20世紀(jì)70年代就引起了世人的關(guān)注和研究。在隨后的三十多年里，隨著光波導(dǎo)制作技術(shù)以及各種精細(xì)加工技術(shù)的迅速發(fā)展，光集成器件正在大量地進(jìn)入商用，尤其是基于平面光回路（PLC， Planar Lightwave Circuit） 的一些光無(wú)源器件， 如光分路器（Splitter）、陣列波導(dǎo)光柵（AWG）等等，目前已成為光通信市場(chǎng)上的熱門產(chǎn)品。在光有源器件的領(lǐng)域中，有源的集成產(chǎn)品還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到大規(guī)模的商用，但隨著一些該領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)如色散光橋光柵（ Dispersion Bridge Grating）的成功開發(fā)，基于PLC的有源器件近來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

　　光集成的技術(shù)發(fā)展方向主要可分為兩類：?jiǎn)纹珊突旌霞?。單片集成是指在半?dǎo)體或光學(xué)晶體襯底上，經(jīng)過(guò)同一制作工藝，把所有元件集成在一起，如：PIC和OEIC技術(shù)；而混合集成是指用不同的制作工藝，制作一部分元件后，再組裝在半導(dǎo)體或光學(xué)晶體襯底上。

　　以前，Si基的混合集成的實(shí)際制作工藝一直是相當(dāng)復(fù)雜的，但近來(lái)，一些研究機(jī)構(gòu)對(duì)傳統(tǒng)倒裝為基礎(chǔ)的混合集成工藝作了改進(jìn)，取得了較大進(jìn)展。其中，最能引人矚目的成果有兩項(xiàng)： 第一項(xiàng)是加州大學(xué)Santa Barbara分校與Intel公司合作研究的基于晶片（Wafer）級(jí)結(jié)合的混合集成器件； 第二項(xiàng)是比利時(shí)根特（Ghent） 大學(xué)的基于芯片（Chip） 和晶片（Wafer）結(jié)合的混合集成器件。

　　近年來(lái)光集成的技術(shù)發(fā)展，使得其迅速成為光通信領(lǐng)域中非常值得期待的一項(xiàng)平臺(tái)技術(shù)，可望得到極其廣泛的應(yīng)用。

　　5. 高速光電互連技術(shù)超乎想象

　　高速光電互連技術(shù)通過(guò)并行光模塊和帶狀光纜或電纜來(lái)實(shí)現(xiàn).并行光模塊是基于VCSEL陣列和PIN陣列,波長(zhǎng)850nm,適合50/125μ m和62.5/125μm的多模光纖。封裝上其電接口采用標(biāo)準(zhǔn)的MegArray連接器,光接口采用標(biāo)準(zhǔn)的MTP/MPO帶狀光纜。目前比較通用的并行光模塊有4路收發(fā)和12路收發(fā)模塊。在當(dāng)前的市場(chǎng)上， 較為常見的高速并行光模塊有： 4×3.125Gb/s（12.5Gb/s）并行光纖模塊,應(yīng)用在如高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如刀片式服務(wù)器的短距離互連； 12× 2.725Gb/s（32.7Gb/s） 并行光纖模塊,應(yīng)用在高端交換設(shè)備中以及背板聯(lián)接中。并行光模塊的應(yīng)用正在逐漸走向成熟。

　　當(dāng)前，超級(jí)計(jì)算機(jī)、云計(jì)算、短距離高速數(shù)據(jù)通信等應(yīng)用的興起，直接推動(dòng)了高速光電互連技術(shù)的迅猛發(fā)展，其市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模及技術(shù)發(fā)展將會(huì)超乎人們的想象。