全光纤光子集成器件及系统详解.PDFVIP

第 2 1 卷 　第 3 期 物 　理 　学 　进 　展 Vol . 2 1 ,No . 3 　200 1 年 9 月 PRO GR ESS IN PH YSICS Sept . ,200 1 ( ) 文章编号 200 1 全光纤光子集成器件及系统 董孝义 　袁树忠 　开桂云 　刘志国 秦子雄 　丁镭 　冯德军 　赵春柳 　马宁 　张颖 　宁鼎 (南开大学光子技术中心 ,天津 　30007 1) 摘要 : 　本文对全光纤光子集成器件与系统进行了较为全面地综述 。结合我们的工作 ,对 目前的研究热点 :光纤光栅 、光纤激光器 、光纤放大器 、光纤光栅分插器与传感器等诸多光子 器件以及由这些器件组成的波分复用通信系统进行了介绍和评述 。一些新成果和新进展表 明 ,这些光子器件与系统在当今和未来的光通信中将发挥重要作用 。 ( ) 关键词 : 　光纤光栅 ; 光纤激光器 ; 光纤放大器 ; 全光纤分插器 ADM ; 全光纤波分复用 (WDM) ;通信系统 中图分类号 : 　TN253 ; TN 929 　　　　　文献标识码 : 　A 0 　引　言 光通信是本世纪最伟大的成就之一 ,它为 日益激增的信息业提供了一种最佳信息传 输技术 ,被认为是“信息高速公路”建设的重要基础 。为了满足超高速 、超大容量的通信要 求 ,人们不断研制出新的通信模式 。其中 ,复用通信模式备受关注[ 1 ] 。复用通信是一种 ( ) 能够充分利用传输信道 光纤 容量的多维通信技术 ,它首先将来 自多个信息源的信息进 行合成 ,然后将这一合成的信息群经由单一的公用信道传输 ,在接收端再将这一信息群进 行分离 ,并分别完成各自的信息再现 。在光纤通信中 , 以波长分割 ,实现光波复用 ,即波分 ( ) 复用 WDM 技术 ,近年来已成为十分活跃的应用领域和研究热点 , 目潜人们普遍认为 ,点 到点的 WDM 通信系统是实现全光网络的第一步[2 ] ,也是解决 2 1 世纪前半叶世界通信需 求的最可信赖的高新技术 。WDM 光通信系统对各种光子元器件的功能提出了更高的要 求 ,发展全光纤光子器件以及全光纤光子集成将是一项重要的和关键的选择 。 20 世纪 70 年代末出现 、90 年代成功地应用于红外波段的光纤光栅技术 ,被誉为是继 掺铒光纤放大器之后光纤通信领域的又一重大革命 。它促使人们不得不重新考虑光纤通 信与网络系统中的每一个环节的设计 。光纤光栅是由于光折变效应下纤芯折射率发生周 收稿 日期 :200 10514 ( ) ( ( ) ) 基金项 目: 国家自然科学重点基金 、国家“863 ”计划基金 863307155 11 、天津 自然科学 ( ) 基金 003600811 、中国博士后科学基金 、华为基金资助项 目 Email :xydong @eyou com 304 物 理 学 进 展 2 1 卷 期性变化而形成的 ,其本身就是一种具有波长选择特性的反射器或带阻滤波器 ,其频域特 性极为丰富 。光栅的周期 、长度和折射率的调制强度等决定了光栅反射率的高低 、带宽的 大小 ,与其它光纤器件结合 ,从波长的稳定 、信号的路由、噪声的抑制以及光谱的滤波等均 可以构成通信与光网中各种功能的元器件[3 ] 。因此 ,我们在对光纤技术的长期 、大量研 究过程中产生了“全光纤集成系统”的一种新想法和新思路[4 ] , 即确