1第一章-光通信器件()解剖.ppt

光电器件的发展： 分立元件 组件 模块 光集成和光电集成 发展趋势 太比特的集成光收发器 Intel正在研发速率高达太比特的集成光收发器，该款收发器由一排尺寸很小、排列紧密的混合硅激光器组成，每一个激光器产生的输出波长不同，这些不同波长的激光输出分别进入一个高速硅调制器，通过调制器加载数据信号。 InP基材料直接集成在硅波导上。混合硅激光器的关键技术是利用低温氧等离子体在两种材料的表面形成约25个原子厚的薄氧化层。当加热并施加压力后，氧化层相当于玻璃胶，将两种材料融合在单一的芯片上。当施加电压后，InP基材料产生激光，激光通过氧化胶层进入硅片波导，从而形成了一个混合硅激光器。 集成光学是继激光问世以后，从20世纪70的代初开始迅速发展形成的一门边缘学科和新兴技术。集成光学是研究以光导波现像为基础的光子和光电子系统。在这种系统中传送信号的载波是光导波，系统的连接通过光波导和光纤，系统的元件是光波导器件，它如电子器件所经历的发展阶段一样，由分立向集成演变。 集成光学系统包括：光的发生、耦和、传播、开关、分路、偏转、扩束、准直、会聚、调制、放大、探测和参量相互作用等过程，能获得信息处理的一般功能和特殊功能。由于集成光学系统具有体积小、损耗小、速度快、能平行处理、不需要机械对准、抗电磁干扰等优点，因而在光通信、数据传输、光纤陀螺、光信息处理、计算机和自动控制等领域有着极为广泛的应用前景，是当今信息社会的一个重要技术支柱产业。 集成光电子是指将各种光电子器件（激光器或探测器）、光波导器件与电路（驱动器、前置放大器集成在同一半导体基片上构成的光电集成器件。 1969年贝尔实验室的S.E.Miller首次提出光电集成的概念。经过20多年的发展，取得了长足的进展。特别是近十年来，光通信向高速率、大容量的方向发展，对于光电集成器件的要求越来越迫切；同时，随着半导体制作技术的飞速发展，光电集成器件不断涌现，有些器件已逐步成熟，开始从实验室走向实用化。 集成光电子器件的结构和制作 集成光电子器件包括两种类型:混合式集成光电子器件和单片式集成光电子器件。在光纤通信系统中最具代表性的集成光电子器件是混合集成的收发两用机、单片集成的双向收发两用机和其它应用的单片集成的光电子器件。 由于光电子器件的加工需要多项工艺技术才能完成，这些工艺技术又都是真空条件下进行加工的。因而建立真空联机工艺系统，即包括半导体材料的外延生长、图形加工及装置分析测试等整套工艺设备就势在必行。这是一项投资大、技术含量高的系统工程，需要各学科的人才共同努力才能完成的工程。只有如此，才能制作出高集成度的、性能稳定可靠的、一致性好的实用化产品。可以说，没有高精尖的设备和条件，就不可能将光电集成工作搞上去。 1.3.3 网络结构 全光网：是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电 的变换， 而在网络中传输和交换的过程中始终 以光的形式存在。 在全光网中，需要全光的器件来实现各种功能，如： 光分叉复用器、 光交叉连接器、 光波长转换器、 光码型转换器、 光逻辑门、 光再生 等等 (a)点到点 (b) 链状 (c)环状 (d)网状网 1.3.3 光网络可重构 可重构光分叉复用器（Reconfigurable optical add and drop multiplexer, ROADM)以其方便的配置、可改变的波长资源分配，可以满足光网络的动态业务的需要。 1.3.4 光网络保护 光开关的功能是实现光信号在不同光通路上的快速倒换。被广泛应用于光网络的灵活配置波长路由、自动保护倒换、网络在线监测、光器件测试等。 光开关：(1)机械光开关（移动式光纤阵列开关）；(2)固体波导开关（电光开关，热光开关）；(3)其他开关：微电子机械光开关、全息光开关、毛细管光开关、微光栅衍射光开关。 1.4 光网络发展 视频类业务：高清电视业务、电影和运动图像分配业务。 广播业务 通信业务 全球主要光器件制造商： 朗 讯 安杰尔 北电网络 康宁 光网络的价格受制于光器件商 华为 中兴 武邮 * * * * * 1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石 英光纤，把光纤通信的研究开发推向一个新阶段； 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4 dB/km； 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km； 1974 年降低到1.1dB/km； 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)； 在以后的 10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗： 1979 年是0