光器件集成化是光网络发展的必由之路

　　作者：上海交通大学 物理系 光学及光子学研究所 陈益新

　　一、历史的回顾

　　电子器件的集成化，即微电子和集成电路，在二十世纪为信息和自动化技术的发展提供了坚实的基础和无限的源泉。毋庸置疑，光子和光电子器件的集成化将会在新世纪中成为一颗光彩夺目的技术明珠。本文仅就光网络进一步的发展离不开光器件的集成化为例略作阐述。

　　假借集成电路的概念，集成光学发展初期,美籍华裔科学家田炳耕曾对集成光学归纳了三条定义:光束能限制在光波导中传播;利用光波导可制成各种光波导器件;将光波导和光波导器件集成起来可构成有特定功能的集成光路。集成光学在一开始就将光纤通信和光计算的光网络作为其主要应用目标。在上世纪的七、八十年代，对各种可能的材料和制造技术进行了广泛和大量的研究，提出了许许多多的光波导器件和集成光路系统。几乎所有从光源、光探测器、光调制器到光开关等一系列光分立体器件，都有对应的集成化光波导器件的大量研究。集成光学成为当时一个研究热点，这就是集成光学的第一春。

　　但是集成光学在光纤通信光网络中的商业应用却比人们预期的进展要缓慢，研究的热潮渐渐退去。究其原因，不仅一项新技术的成熟需要时间，不少人以为集成光学能像集成电路发展那样快。其实集成光学的技术难度和技术的综合性远比集成电路高。而更主要的原因还在于光纤通信尚处于初期，仅限于一条光纤传输一个波长、一个激光器和一个探测器的点到点的传输，集成光学尚无"用武之地"。

　　人们一直在苦苦寻求集成光学在光纤通信中如何实际应用。二十世纪的最后十年，随着光纤传输容量的不断攀升，又适逢DWDM技术出现的奇缘，使集成光学的本领得以充分施展。从而集成光学的发展方向更为明确，集成光学的设计和工艺也更趋成熟。

　　如今，光纤通信已形成了错综复杂的光网络，一根光纤中传输数十甚至到数百个波长的光束，每一波长的高速率信号在传输过程中要发送、合波、分波、均衡、放大、再生、交换、选择和改变路由，还需要传输信号参数进行实时监控和动态调节等等。传统的分立光器件无法具备如此繁多的特性和功能，光器件之间连接和耦合也将变得难以实现。光器件和光模块的集成化无疑将是新一代光网络的必由之路。