波分复用半导体激光器和光电探测器

2005/2/1/15:9    将光纤的可用带宽范围象无线电频率一样划分成许多个不同波长的频道，在每个频道上互不干扰地传输一路光信号，对光波（波长为微米级的无线电波）象对无线电波进行频分复用一样按波长进行复用，即为波分复用（wdm）。采用波分复用技术无疑将大大提高光纤的传输能力，增加光纤网络的容量。采用波分复用技术的具体优点主要体现在两个方面：对于长距离和超长距离的干线通信（如海底越洋光缆）系统而言，波分复用技术能使人们在基本不增加线路投资的前提下显著地增加线路的传输能力；对于通信距离较短的局部光纤网络以及高速光纤信息交换平台来说，波分复用技术除能增加传输能力外，还可以将不同波长的光纤频道用于不同的网络、不同的用户或者不同的服务种类，所有信息可以在同一根光纤上运行而互不相扰，人们也可以在光纤网络上随意选择所需的具有很大带宽的光纤频道。

    当一根光纤只用于传输一路光信号时，对半导体激光器的发光波长可以不作严格要求，光电探测器也不需要对波长具有选择性。但如多路光信号一起传输，显然每路光信号的波长必须固定在所设定的频道上，不能占用其他频道，其波长也必须十分稳定；对于光电探测器，这时往往要求它对波长具有选择性，即能在不同波长的光信号中选择出所需要频道的光信号，这些在技术上实现起来具有相当高的难度。

    用于波分复用的半导体激光器，必须能够单频工作和具有相当高的频率稳定度，一般均采用高质量的分布反馈结构，即利用制作于激光器结构中的高质量光栅对波长的选择作用来严格限定激光器的发光波长。在很多应用场合，还会要求半导体激光器的工作波长可以调谐并具有很高的稳定度，即同一个激光器能够稳定工作在不同的光纤频道上，这时往往需要采用多工作区的激光器结构或者外腔结构。能同时产生不同波长的激光以用于不同的光纤频道的半导体激光器阵列也是波分复用技术中所需要的。目前，光纤频道的间隔在2ooghz，当采用密集波分复用（dwdm）方式时，频道间隔仅为50ghz，这对激光器的材料生长和器件制作工艺都提出了极高的要求。对于光电探测器，由于其本身对波长问隔很小的不同光纤频道不具有选择性。因此必须将其与光栅、光波导或光纤光栅滤波器等结合起来才能满足使用要求。将光电探测器阵列与采用微机械加工方法制作的光栅滤波器进行单片集成，构成波分复用光电探测器阵列，是一个吸引人的目标。