【正文】 D MEMS技術。那么誰有更快的開關速度？鈮酸鋰（LiNbO3）MZ調(diào)制器和半導體光放大器可作為候選。僅僅在一年前（2001年），當Global Crossing公司宣布購買Lucent的這種設備時，雙方還大事渲染，業(yè)界也將其視為Lucent對Cisco同類產(chǎn)品（ONS15900）的勝利，然而最終落得一樣的下場，看來領先的技術不一定就會取得商業(yè)上的成功。城域網(wǎng)現(xiàn)狀好比是都市里的羊腸小道，城域網(wǎng)瓶頸導致高層次應用無法實現(xiàn)。 城域網(wǎng)概念和特點眾多文獻資料中城域網(wǎng)的含義不盡相同。很難弄清最初是誰作出如此劃分，不同國家、不同背景的運營商會有不同觀點。進一步來看，全光網(wǎng)首先在局域網(wǎng)和城域網(wǎng)上實現(xiàn)。 城域網(wǎng)邊緣的寬帶接入城域網(wǎng)最終應解決用戶的寬帶接入。 對以太網(wǎng)要引起高度重視，95%以上的局域網(wǎng)都采用以太網(wǎng)技術。ADSL、Ethernet和Cable Modem將給光纖到家（FTTH）鋪平道路，用戶一旦領略寬帶的魅力，必然要象計算機芯片升級那樣不斷進行帶寬升級。我們既要有開闊的技術視野，又要有敏銳的商業(yè)思維，而且不要只見實物產(chǎn)品，還要想到其中有哪些服務類業(yè)務。普通單模光纖（SSMF）和低（或零）水峰光纖（LWPF或ZWPF，符合ITUT ）都會受到歡迎，它們有較大的有效面積（Aeff），有利于減輕開通多波長所引發(fā)的非線性效應。有資料稱可以在全波段上這樣使用LWPF： 1310 nm窗口：模擬信號，CATV用。 (2)激光器不論是用于城域網(wǎng)還是長途網(wǎng)、接入網(wǎng)，電信級激光器的主要發(fā)展方向是降低成本、增加功能和提高調(diào)制速率。取消激光器的溫控部分也可降低其成本,如Agere公司推出了適用于波長1310nm、傳輸距離達40km（因而發(fā)送功率較高）也無需致冷的激光器。其實可調(diào)諧激光器的重要性早為人所認識，至少已有五年的商品化歷史，但至今對哪種結構和方法更好尚無定論，無非利用激光器外腔元件控制波長，或是利用熱光或電光等豐富的物理效應。 現(xiàn)在談到最重要的問題：激光器成本。VCSEL除了成本優(yōu)勢外，技術上也有很大優(yōu)勢，值得滿懷熱情地鼓吹：有源區(qū)采用量子阱結構，光譜寬度窄，閾值電流低，因而功耗小，不需要溫控模塊；發(fā)出光束垂直于芯片基底，圓形，不發(fā)散，與多模光纖（MMF）、單模光纖（SMF）易耦合；諧振腔尺寸小，比典型的邊發(fā)射激光器短100~1000倍，因而可獲得很高的調(diào)制帶寬；頂部發(fā)光的特性不但提高了可靠性，而且使得在晶片階段即可測試，毋須等到已封裝完畢的成品，大大降低了成本；可利用微電子產(chǎn)業(yè)成熟的工藝和設備，近年來成功地采用單步外延法批量生產(chǎn)、封裝VCSEL，提高了產(chǎn)品質量的均勻性；VCSEL尺寸小，可以在同一器件上集成2~16個VCSEL陣列，制成低成本高速率發(fā)射機，具有相似的波長漂移特性和很好的均勻性，但目前VCSEL陣列波長穩(wěn)定性還未很好解決，多采取單個背靠背組裝在一起。另有德國ULM光學公司研究出1304nm波長、面向10Gb/s應用的VCSEL，可在室溫條件下工作，采用InGaAs材料制成，襯底為GaAs。早在1979年日本東京技術大學（Tokyo Institute of Technology）教授伊賀健一（Kenichi Iga）就發(fā)表了GaInAsP/InP材料的 VCSEL成果，他也因此被稱為VCSEL之父，但VCSEL卻是先在美國實現(xiàn)實用化。雖然90%以上的城域網(wǎng)傳輸距離都在80km以內(nèi)，但只要多作幾次光功率分支和/或波長頻繁上下帶來過多插損，就得使用光放大器。Metro光放大器還應具備結構緊湊、功耗低、可靠而且價格低的特點。具體應用有：EDEA增益平坦、色散補償、波長穩(wěn)定和鎖定、分插復用。TFF較為簡單，具有良好的溫度穩(wěn)定性，適于批量生產(chǎn)，在很多場合（如EDFA增益平衡）有最佳的商業(yè)優(yōu)勢。AWG可實現(xiàn)窄間隔(100GHz，也有25GHz)。解決方法是采用非晶硅膜結構。九十年代初美國科學家發(fā)現(xiàn)在高壓室溫下將氫分子擴散進入普通光纖后再“寫”（照射）光纖，其光敏性大為提高（即折射率差的變化提高兩個數(shù)量級）。1995年光纖光柵實現(xiàn)商品化，1997年開始成為WDM系統(tǒng)中的標準配件。當DWDM信道間隔窄至25GHz或更低、傳輸速率超過10Gb/s，只能考慮使用光纖光柵。然而技術在進步，在OFC2002上一加拿大公司介紹了多信道DCG，可同時對多個信道進行補償。然而光通信產(chǎn)業(yè)不要指望城域光網(wǎng)建設短時期內(nèi)就升溫，當前電信業(yè)的衰弱、企業(yè)大用戶不景氣等因素都使得城域網(wǎng)建設乏力，現(xiàn)實的方案是充分利用現(xiàn)有基礎設施，因地制宜，逐步升級，這將是一個較長的演進過程。 2000年人們目光開始暗淡。 到了2001年，全球電信業(yè)全面衰退。下面專撿名氣大、有行業(yè)代表性的廠商來反映遍地哀鴻的慘象。 JDS 單相：2002年底有員工8000人，2001年中期曾達兩萬人。 Cisco: 2002年繼續(xù)瘦身，裁掉3000人，現(xiàn)仍有3萬5千人左右。2002年晴天一聲霹靂，Agere宣布退出光電子業(yè)，這塊業(yè)務只售出區(qū)區(qū)4000萬美元，但這總比關門強。 ——股票。雪上加霜的是, 安然事件引發(fā)對電信業(yè)誠信的調(diào)查，環(huán)球電訊申請破產(chǎn)。2002年2月美國一家很有權威的咨詢公司曾預測今后六個月內(nèi)電信業(yè)會回升，結果貽笑大方。日本光纖市場猛然上升，這與日本政府大力推進光纖到戶(FTTH)、欲以此刺激經(jīng)濟復蘇有關。KMI稱2002年全球光纜市場為＄35億，2001年則為＄87億。對只想初步了解這塊市場大小的人來說，5%這一數(shù)據(jù)已足夠；專業(yè)廠家自會細分市場，以準確把握產(chǎn)品型式。 中國光纖市場2001年中國光纖市場總共有1400萬芯公里，其中G652光纖1100萬芯公里，G655光纖300萬芯公里。帶寬也會如此，將由稀缺變?yōu)樨S富，或許今后會進入免費帶寬、而僅按提供內(nèi)容收費的時代，但光通信業(yè)卻會越來越強大。隨著光通信網(wǎng)的發(fā)展，電信局內(nèi)網(wǎng)元（如路由器、DWDM終端、SDH插分復用器）越來越多樣化，這些設備間的光連接通常依靠光收發(fā)模塊來實現(xiàn)，例如在波分復用器前加上光轉發(fā)單元，將來自個各廠家的非規(guī)范的SDH（ITU ）信號波長轉換為ITU 。由設備廠商和運營商組成的OIF成立目的是開發(fā)和加速實現(xiàn)可互連互通的、可靠的和低成本的光互連網(wǎng)和相關技術。有關內(nèi)容很多，對光纜廠和連接器廠來說，至少需關注VSR協(xié)議中的下述內(nèi)容。(4)VSR4 這是極富競爭力的方案。OIF開展的工作和其它標準化和準標準化組織開展的工作是相通的。2003年2月12日。9 后記本文根據(jù)近年來光通信發(fā)展的熱點、個人認為應當有所了解的一些基本概念、未來對銅導體傳輸線的沖擊和個人興趣，浮光掠影地介紹了這一產(chǎn)業(yè)的概貌及其發(fā)展趨勢，也可看作是一份鏈接若干關鍵詞的讀書筆記。從上面的簡介基本可推斷出每種協(xié)議對應的光纖類型和光纜結構（如是否為帶狀光纜）。 (2)VSR2 最大傳輸距離：600m；1根單模光纖；光源為1310nm FP激光器。OIF制訂了有關電接口、VSR光互連實施協(xié)議、可調(diào)激光器、用戶網(wǎng)絡接口（UNI）和網(wǎng)絡網(wǎng)絡接口（NNI）的協(xié)議，其中VSR光互連實施協(xié)議針對數(shù)據(jù)交換和路由選擇，促進用光網(wǎng)絡技術開發(fā)和實現(xiàn)不同廠商產(chǎn)品和業(yè)務的互操作（interoperable）。 因此，國際電聯(lián)已于2001年10月通過ITUT 建議，也就是局內(nèi)互連用光接口（Optical interfaces for intraoffice systems）標準，推介該標準的口號是“ITU之光照亮電信局”（ITU shines the light across theoffice）。我們正處在從窄帶到寬帶的過渡時期，Intel公司認為這一過程將持續(xù)五至十年，最引人注目的將是無線局域網(wǎng)（IEEE ）應用刺激帶寬需求上升。2002年是中國光纖光纜業(yè)喜極而悲的一年，有人悲嘆“賣光纖還不如賣草繩”,實在是令人欲說還休。表6長途城域合計1999年＄44億＄1億＄45億2000年＄87億＄7億＄94億2001年＄55億＄12億＄67億 可見，2001年長途下降35%，而城域上升65%。 (2) 光纖應用：見表5。然而FTTH的普及速度可能超過人們的預測，類似的例子是2001年日本才有1萬個DSL用戶，當時很難想象目前(2002年8月報道)每月新增30萬個ADSL用戶。作為光纖光纜廠家不得不關心光通信行業(yè)大勢走向，國外采用的一個方法是看上游，通過密切觀察運營商的投資回報率推斷運營商可用于購買設備的費用。有公司11月統(tǒng)計世界長途光通信設備市場下降50%，僅有＄50億，同時還“忍不住”預計2004年才會復蘇，達＄61億，遠不及2001年的＄103億。不論是巨無霸型的通信設備制造廠還是元件廠，抑或是最有價值的上市公司，表現(xiàn)都令投資者心寒。話音甫落即舉板斧，裁員2萬。 New Focus：達43%。2002年4月底的董事會上，45歲的總裁兼首席執(zhí)行官（CEO）黯然離去，已從CEO職位上退休六年的董事會主席不得不重返江湖，接掌總裁兼CEO的重任。 Lucent：2000年年底時有10萬雇員，公司管理層希望到2003財年結束時降到3萬5千人，好幾萬人已經(jīng)離開，“幸存者”憂心忡忡。2002年終盤點，復蘇跡象杳如黃鶴，全球通信業(yè)仍然一片愁云慘淡。風險資本家在網(wǎng)絡技術和業(yè)務上投資＄528億，占全部工業(yè)風險資本的3/4，1999年則為＄280億。始于1996年2月美國通過電信改革法案放寬電信管制后，恰遇互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務飛漲，兩大因素風云際會，使投資光通信幾成瘋狂,一時投資者、運營商、設備廠商飄飄乎如置身云端，大家爭先鋪光纜。大量使用的器件可占到系統(tǒng)成本的50%甚至60%以上，能否因量產(chǎn)而導致成本大幅度下降，答案并不簡單。另一個應用是啁啾光纖光柵可作為色散補償光柵（DCG），占用空間少,不會有色散補償光纖因高功率引起的非線性煩惱,未來出彩點是作為一種連續(xù)可調(diào)的動態(tài)補償元件，優(yōu)化高速信號的色散特性。 國內(nèi)有學術權威稱光纖光柵是繼EDFA后最重要的發(fā)明，這話也許有個人研究興趣的因素，但它確實是一個好東西，如與傳輸光纖相容性好（具有光纖幾何尺寸），插入損耗低、消光比高，可與其它光波導集成，是光子集成系統(tǒng)的關鍵元件。從1993年開始采用相位掩模（phase mask）技術（類似制作IC的照相平板印刷法，將與光柵對應的周期相位模版?zhèn)鬟f到光纖中），大大提高了批量生產(chǎn)效率，降低了成本，并且可用這種方法制作周期漸變的啁啾光纖光柵。光纖光柵是光纖折射率沿長度方向周期性改變，導致光波沿光纖傳輸時相位變化，分為光纖布拉格光柵（FBG）和長周期光柵（LPG）兩類。%(不知小數(shù)點如何得到)，這一預測最終落空，原因固然主要是不景氣的市場，但和AWG自身不盡完善有關：溫度穩(wěn)定性差，插入損耗高，面臨其它技術（如VPG）的挑戰(zhàn)。但TFF半功率頻寬水平有限，只適用于較寬信道間隔(200、400GHz),很難做到100 GHz。它們各有優(yōu)勢和適用范圍，對它們在可靠性方面也有爭議。(4) 波分復用器要實現(xiàn)波分復用,先得有將波長分離出來的濾光器。Metro中通常只需光功率放大器和前置放大器。作者則感到以三星為代表的韓國公司已不可小看，坐落在香港的一家以“中國”起首的公司雖號稱是中國第一家有VCSEL產(chǎn)品的公司，其產(chǎn)品實際上來自韓國。有人將長波長VCSEL的歷史追溯到1979年，進展不快的主要原因在于傳統(tǒng)的基于InP的ⅢⅣ族材料的光學和熱學特性較差。850nm波長的VCSEL用于LAN，可充分保證傳輸距離，它與現(xiàn)有的MMF配合時，光能主要集中于纖芯，這會有新的問題，因而近年推出了所謂激光優(yōu)化、即差分模式延遲（differential modal delay，DMD）小的芯徑50μm的多模光纖（如Lucent的LazrSPEED光纖和Corning的InfiniCor SX+光纖），專與VCSEL配用。 在低成本激光器中，特別要留神的是垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL）。也有利用集成方法來實現(xiàn)寬范圍調(diào)諧：在OFC2002上有一公司報道將寬帶可調(diào)諧DBR激光器、SOA和EAM集成在一個InP芯片上，利用三種器件的可調(diào)因素（LD和SOA的電流、EAM的偏壓設置）得到超過100個波長的信道（頻率間隔為50GHz）。今后幾年可調(diào)諧激光器將代替目前市場上占主流地位的DFB激光器，這可減少備用激光器規(guī)格和數(shù)量，大大降低網(wǎng)絡成本和日后維護費用，而且適應系統(tǒng)遠端快速調(diào)度波長路由、靈活提供帶寬的要求。DBRLD的增益區(qū)與光柵分開，易于制作；中長距離WDM系統(tǒng)和CATV系統(tǒng)多采用DFBLD，其選擇波長的衍射光柵靠近有源區(qū)的波導層，波長穩(wěn)定性好，應用普遍。有人認為，、距離不超過200km的系統(tǒng)，采用LWPF最為經(jīng)濟；傳輸速率為10Gb/s、距離超過100km的系統(tǒng)則適合使用非零色散位移光纖（NZDSF）。LWPF與適用于該波段的非致冷光源和分布光放大器相結合，既適合主干又適合于接入段，已經(jīng)有人論證FTTH中的光纖將是單根LWPF，而不會是多模光纖（MMF）。Metro所需光通信設備、元件與骨干網(wǎng)一樣，圍繞波分復用技術來展開，性能、要求多數(shù)相當，只是因為傳輸距離短而不易感受到光纖非線性效應的影響。采用無源光網(wǎng)絡（PON）可實現(xiàn)接入帶寬逐步升級。現(xiàn)在萬兆以太網(wǎng)已在眼前，而IEEE 。ADSL近年發(fā)展迅猛，一旦拔號上網(wǎng)都改為ADSL，網(wǎng)絡容量就需增加100~1000倍。業(yè)務和帶寬頻繁變化，波長隨時隨處插分(上下)。這里只介紹Metro的幾個特點：——網(wǎng)絡拓撲靈活性。現(xiàn)有的一種說法是Metro覆蓋整座城市和郊區(qū)，周長20~60km或50~200km(包括郊區(qū))，即將一座城市為中心的本地網(wǎng)看作一個大的城域接入網(wǎng) (Metro Access Network，也簡稱為MAN)。現(xiàn)在即應開始以WDM手段來改造或新建網(wǎng)格(Mesh)拓撲結構的城域網(wǎng)，目標是建成大容量DWDM無源光網(wǎng)絡（PON），借助先進的光電元件將光波長直接送到千家萬戶，根據(jù)用戶對業(yè)務的需求優(yōu)化網(wǎng)絡拓撲，不再受限于具體的光纖線路?，F(xiàn)在已有人提出更激進的想法