【正文】 BW= Modulator amp。 Future Lightwave Long Haul Systems 用于目前和未來長距離光波系統(tǒng)的光電子器件 ? Semiconductor Lasers Integrated lasermodulator transmitter Multiwavelegth transmitters Tunable transmitters Soliton sources High power pumps for fiber amplifiers ? Semiconductor Optical Amplifiers Power Amplifiers in Integrated transmitters ?m optical Amplifiers Optical switches and switch arrays Wavelength converters and other nonlinear function devices ? Photodetectors and OEIC receivers Highspeed (10Gb/s) and highsensitivity OEIC receivers Highspeed(10Gb/s) avalanche photodiodes ? 半導體激光器 集成的激光器和調制器組件 多波長光發(fā)射器 可調諧光發(fā)射器 光孤子源 用于光纖放大器的泵源 ? 半導體光放大器 集成光發(fā)射器中的功率放大器 ?m 光放大器 光開關和開關陣列 波長轉換器和其它非線性器件 ? 光檢測器光電集成回路接收器 高速高靈敏度 集成回路接收器 高速 (10Gb/s)雪崩光電二極管 OND18 Photonic Devices for Present amp。試驗結果表明 傳輸距離主要受限于偏振模色散， 其中 DCF占 1/2，光放大器占 1/6，而光纖占 1/3。 1022x37M (朗訊 )已試驗成功 ? 實驗室最高水平： (176?40G)50km(西門子 )； (82x40G)300km(朗訊 )； (160x20G)1500km (NEC) ? 已規(guī)劃商用容量： (80x80Gb/s)(北電 ) OND16 全光超長傳輸試驗 ? 為了減少電再生點以及隨著光層聯(lián)網(wǎng)能力的引入，全光超長傳輸成為關鍵。阿爾卡特的 48?10Gb/s在實驗室已傳4000km。 ? 超長距離： Corvis的 160? 西雅圖 3200公里線路上試驗 。 ? 傳統(tǒng)電話網(wǎng)將不可避免要過渡到分組交換 為基礎的融合的下一代網(wǎng)，下一代網(wǎng)將最 終支持包括話音在內 的所有業(yè)務。 (78年最有可能 ,干線網(wǎng)可能僅 3年 ) ? IP業(yè)務將最終成為主導的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。 an additional 700 million more will be added over the next 1520 years. ?There are more than 200 million cable TV subscribers in the world today。 OND1 寬帶光網(wǎng)絡中 光電子器件的發(fā)展 清華大學電子工程系 北京 100084 中國 謝 世 鐘 OND2 寬帶光網(wǎng)絡中 光電子器件的發(fā)展 提 綱 ? 寬帶網(wǎng)絡技術 概論 ? 寬帶 傳輸媒質 ? 高速 器件的發(fā)展 ? 波長 資源的利用和管理 ? 集成 度的提高 ? 總結 OND3 寬帶光網(wǎng)絡中 光電子器件的發(fā)展 一、寬帶網(wǎng)絡技術概論 ? 傳輸媒質： 光纖、同軸線、屏蔽與非屏蔽雙絞銅線、 微波、無線接入系統(tǒng) ? 寬帶網(wǎng)絡基本技術： 傳輸技術、交換技術、接入技術 ? 目前主要運營網(wǎng)絡： 電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、計算機網(wǎng) OND4 一、寬帶網(wǎng)絡技術概論 網(wǎng) 絡 發(fā) 展 趨 勢 網(wǎng)絡的寬帶化、業(yè)務的綜合化 “ 三網(wǎng)合一” ? 電 信 網(wǎng)： + 公用網(wǎng)、連接范圍廣 需寬帶接入網(wǎng)、具有綜合業(yè)務能力 的寬帶交換機制、保證網(wǎng)絡互通性 ? 有線電視網(wǎng)： + 寬帶 樹狀拓撲結構、提供交換業(yè)務 ? 計 算 機 網(wǎng)： + 綜合業(yè)務能力 寬帶化、交換方式 OND5 21 世紀的傳輸： Tbit 到干線網(wǎng) Gbit 到辦公室 /家庭 Mbit 到個人 Originating Bandwidth . Interstate Communication Traffic 多種業(yè)務的增長對 光網(wǎng)絡發(fā)展的驅動 一、寬帶網(wǎng)絡技術概論 OND6 Terabit T3 45 Mbps OC48 Gbps Tbps Time for Terabit Communication Rate 25 hours 15 minutes seconds Other Traffic Sources DOD Information Superiority Requires Terabit Battlefield Communications 1 ft x 10 bits Radar/SAR Multispectral sensors Infrared ?wave RF (Tbps) 100 miles 100 miles SuperNet Applications DARPA 6 OND7 一、寬帶網(wǎng)絡技術概論 ?It took about a century to install the world’s first 700 million phone lines。 an additional 700 million lines will be deployed in the next 1520 years. ?There are more than 200 million wireless subscribers in the world today。 300 million more will be added over the next 1520 years. ?More than 100 million additional Inter users will e online by 2022. OND8 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年 光帶寬 9 個月 幾種關鍵技術的發(fā)展速度 摩爾定律 18 個月 性能價格比翻番速度 近幾年： OND9 Trend 2022 106 107 ? CapacityDistance (Gb/s?km) Year ? ? ? ? ? ECOC’99 104 ? 10Gb/s 10000KM 波分復用系統(tǒng)速率 距離積的發(fā)展 OND10 網(wǎng)絡業(yè)務量變化的戰(zhàn)略趨勢 ? 根據(jù)初步分析 ,今后 5到 10年中國網(wǎng)上的數(shù) 據(jù)業(yè)務量將可能會超過話音業(yè)務量。 ? 業(yè)務總量將有大幅度增加 (幾十倍 )。 OND11 密集波分復用系統(tǒng)的速率 2022 160?10Gb/s OND12 北美長途網(wǎng)敷設趨勢 corning 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1998 1999 2022 2022 202240G10G OND13 密集波分復用網(wǎng)絡的演進 OND14 全球光通信網(wǎng)絡市場 I n ter n e t 1 9 9 9 : $ 1 9 . 4 億2 0 0 3 : $ 5 2 3 億光網(wǎng)絡 1 9 9 9 : $ 3 7 億( 長途 3 5 + 城域 2)2 0 0 4 : $ 1 7 0 億( 長途 150+ 城域 20)光交換 ( 北美 + 歐 ) 2 0 0 0 : $ 5 . 4 億 2 0 0 4 : 1 5 0 億1 9 9 9 通信系統(tǒng)供應商投資回報 3 0 0 %1 9 9 9 光學元件供應商投資回報 7 0 0 %摘自： 美國 Photonics Spectra， , May 2022 OND15 波分復用技術現(xiàn)狀和發(fā)展 ? 目前商用系統(tǒng)主要為 (1640)?。 Qtera的 ULTRA系統(tǒng)可將 10G WDM系統(tǒng)的全光傳輸距離已提高到4000km。 ? 超高密度： 160?10G(北電 /Sycamore)系統(tǒng)已開始商用。 ? 48 10Gb/s傳輸 4000km試驗 (阿爾卡特 )： 光區(qū)段長 80km,采用了混合的拉曼放大器和EDFA，拉曼增益大約為每段 4dB。 OND17 Photonic Devices for Present amp。 Future Lightwave Long Haul Systems 用于目前和未來長距離光波系統(tǒng)的光電子器件 ? Planar Integrated Waveguide Components Couplers Filters (fixed and tunable) Wavelength multiplexers and routers Modulators and switches Dopedwaveguide devices Dispersion ponents ? Fibertype Components Doped fiber devices (amplifiers and lasers) Couplers Grating filters Wavelength multiplexers Dispersion pensators Optical switches (mechanical) Optical isolators and circulators ? 平面集成光波導元件 耦合器 濾波器（固定的和可調諧的） 波長復用器和路由器 光調制器和光開關 摻雜的光波導器件 色散補償器件 ? 光纖類元器件 摻雜光纖器件 (放大器 ,激光器 ) 耦合器 光纖光柵濾波器 光波復用與解復用器 色散補償 器 光開關 (機械式 ) 光隔離器和光環(huán)行器器件 OND19 1998年世界元器件市場 Optics $12Billion Semiconductors $125Billion Optoelectronics $38Billion OND20 通信/326影像/221存儲/421顯示/426LED 照明與信號/4太陽電池/81998年世界光電子產(chǎn)品 單位： 億美元 總計： 1998年 1406億美元，北美約占： 428億美元 1997年 為 1150 億美元 年增長率約 20% % % % % % % OND21 Source/detector 7% Modules 10% Fiber/cab 21% 62% 1997 Communication Market $ 30 B. OND22 0204060801997 1999 2022系列1Communications Market Forecast Year $ Billions OND23 寬帶光通信網(wǎng)絡的發(fā)展對 光電子器件的需求和推動 二、寬帶傳輸媒質 ? 光纖 、同軸線、雙絞銅線、微波、無線 …... ? 光纖的發(fā)展： : Truewave, LEAF, AllWave …... 特種光纖： DCF，高光敏度光纖，