光器件与高速电子学和微处理器一样，是引发20世纪末互联网通信革命的主要因素。如今，通过光纤高速公路，我们可以从世界任何地方将我们的计算机与办公室接通。如欲说明带宽的爆炸性增长的势头，我们只需要想一想，单是在1999年，电子商务所产生的数据业务量就等于过去30年电信业务量的总和！然而，这仅仅是开始。我们都很清楚，有时网页需要很长时间才能显示在我们的计算机屏幕上，至于在举行大型通信展会期间
，要接通我们的移动电话则更是难上加难……

　　与密集型波分复用（DWDM）技术有关的光器件则可使我们在传输、交换和选路时走出容量困境。DWDM在同一根光纤上能将若干个频率各异（指波长或颜色）的光载波组合起来，每个载波被一个不同的信号调制，通常采用标准的时分复用（TDM）速率，如2.5或10Gb/s，最近则采用40Gb/s。这样，光纤的总容量就大大提高，而用不着花高额的费用敷设新的光纤或光缆。另外，随着业务需求的增长，容量还可根据需要一个波道一个波道地进行升级，允许运营商逐步增加投 资。WDM技术最先应用于长途传输，目前其容量最高为2Tb/s 。但是，业务量的增长超出了长途网的范围，在最终到达用户之前，这种增长的势头已经开始影响到网络的节点。于是开始引入光分/插复用器，它能够在不需要进行光/电转换的情况下把光信道（波长）插入一个多色流或把它从多色流中分出，从而将新的业务插入网络或将它从网络中取出来。不久的将来，大容量交叉连接设备和路由器将把波长作为基本单元，从而使路由器的速度高达几个太比特。路由选择设备将需要处理巨大的业务量。譬如说
，假使我们考虑使用一条48芯的标准光缆，每一光纤有80个光信道，那么一个有4条路由 （东、南、西、北）的基本节点需要管理1.5万多个波长，另外，当前的基本比特率是每信道STM-16(2.5Gb/s)，那么总业务量的比特率便超过 38petab/s以上！这样的业务量只能用光技术来处理。最后一段距离将使用光纤到家庭来连接。某些光纤到家庭（FTTH）结构建议使用155Mb/s的专用彩色用户链路。

　　由于传输链路和交换节点像中间的光中继器一样都具有发送和接收功能，我们先观察一 以下4个领域中所使用的光器件：发射、放大、检测、路由选择。在发送端，多色激光器可以提供精确和稳定的波长，允许在同一根光纤上最多同时传输200个高比特率的信道。在电信传输的标准温度变化情况下（从-5oC到+70oC），波长的稳定度在15年内为±0.1nm。这种多色激光器在波长精确度方面要求采用多量子阱（MQW）垂直结构，而在高性能方面则要求采用经适配的水平结构，例如直埋式脊型条。淀积过程，或称作晶体外延附生，是基于晶体生长技术的，例如，分子束外延（MBE）。这种技术允许逐个原子地进行淀积，使纳米层受到精确控制 。主要的元器件制造商掌握了这种技术，便可在启动前端生产过程时预测到最终的激光器芯片的精确波长。

　　目前所生产出的激光发射器，按ITU-T标准栅极，其两个相邻波长之间的间距为 0.4nm，相当于50GHz的频率间隔。现在能够对多波长晶片进行处理，在同一个游程上最多可提供 8个信道，激光器基片的容量有所提高
。目前已经开发出高效激光器，它们能够补偿无源 WDM复用器（将所有信道组合在一根光纤上）的损失，从而最大限度地降低整个系统的成本。其输出功率为 2-40mW 。直到最近，WDM系统还一直使用C波段，即从1530到1570nm的波长。现在，对活性层的组成进行了简单的修改，使所生产的激光器能够使用一种叫作L波段（1570到1610nm）的新的传输窗口 。这样，系统设计师们就可以使用C和L波段1530nm和1610nm之间的全部200个波长（80nm除以0.4nm）了。

　　由于波长密度加大了，与系统需要相比，将来要达到25GHz(0.2nm) 频率间隔这一BRS激光波长老化的固有低偏差实在是太大了。因此要求光环路将激光精确地锁定在要求的波道上。锁定功能可以作为行业内使用的标准模块集成到同一个蝶式机盒中。安装在激光器和两个后平面光电二极管之间的法布雷－珀罗滤波器发出一个与正确波长的偏差成比例的周期性电信号，允许容易地进行电反馈，以达到20皮米（10- 12米）的最终精确度
。

　　可是，光波道数量的增长要求系统制造商有较多的激光器库存，或要求运营商有备用板库存。为了缓解这方面的问题，现在已有新的器件（像可调激光器）面世，它们可以在一定的波长范围内进行调谐。窄带可调激光器（8个波道，间隔为 50GHz）使用大功率的DFB（分布反馈）芯片，它们利用了发射波长随温度的自然变化
。带宽可调激光器（40个信道，间隔为50GHz）是基于分布式布拉格反射器（DBR）结构的。波长的调谐是通过改变DBR电流来实现的。对于距离最长为200km 的传输，DFB激光器可以被直接调制（将电信号加到激光电流上从而产生一个调幅光波）到 2.5Gb/s以下，对近距离传输（10km），则可调制到10Gb/s。在进行较长距离传输时，色散限制了带宽，因此需要一个外部调制器，在这种情况下，激光的频谱仍旧非常狭窄和稳定，需要对调制器进行调制。几千公里以下的传输速率可高达10Gb/s；几百公里的传输，则可调制到40Gb/s。

（待续）