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光网络中可调谐激光器的前景
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Tunable Lasers Tune in to Optical Networks
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■iSupply公司 杰戈迪什·拉贝罗博士
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可调谐激光器是一种令人兴奋的技术，多年来它一直是光网络产业的宠儿。这种波长可调的器件拥有极大的潜力，足以解决目前系统设计商们面临的众多问题，并能极大提升光网络效率。
对系统制造商而言，可调谐激光器可以简化生产后勤以及仓储管理，同时还能使各种创新和灵活的设计成为可能。这种下一代网络将是动态、可重新配置的，它将使网络运行的效率更高，同时管理更简单。它还能为服务提供商们提供新的赢利项目，而部署和维护费用却显著下降。
然而由于通讯行业的不景气，根据iSuppli公司的预测，可调谐激光器在近期也只能取得相当有限的应用。
光网络中的可调谐激光器
可调谐激光器的网络应用可以分成两大部分：静态应用和动态应用。
在静态应用中，可调谐激光器的波长在使用过程中设定，并不随时间而变化。最常见的静态应用是用作源激光器的代替品，即用在密集波分复用（DWDM）传输系统中，让一个可调谐激光器充当多个固定波长激光器和柔性源激光器的后备。
静态应用中对可调谐激光器的主要要求是价格、输出功率以及光谱特性 也就是说线宽和稳定性 要和它替代的定波长激光器相当。波长可调范围越大，性价比也就越好，而不需要多快的调节速度。现在，已有多家系统制造商可以供应配有精密可调谐激光器的DWDM系统了。
另一方面，在动态应用中就要求可调谐激光器的波长能在工作中有规律地变化，以增强光网络的灵活性。这种应用一般都要求能提供动态的波长，以便将一个波长从一个网络段中加入或提出，以适应所要求的变化的容量，如图1所示。其他的应用包括可重新配置的光学增减多路复用器和光学交叉连接器中的波长转换器。
在这些应用中，可调谐激光器可以使波长实时可调，以避免网络中的波长阻塞。因此，可调谐激光器必须有较大的可调节范围，较高的输出功率以及毫秒级的反应速度。实际上，大多数动态应用都要求有一个可调谐的光多路复用器，或一个1：N的光学开关配合激光器工作，以确保它输出的激光可以经过适当的通道进入光纤中去。
可调谐激光器的类型
有多家制造商：从创业公司到组织精良的大企业，都对可调谐激光器进行了大规模投资，以抓住这一市场机会。而在那时，据信这一市场将达到每年数十亿美元的规模。目前已经开发出多种技术，从诸如DFB（分布反馈式）、DBR（分布布拉格反射镜）之类的单片器件到ECL（外谐振腔激光器）和VCSEL（垂直谐振腔面发射激光器），这些激光器都可以实现波长可调。
可调谐DFB激光器通过改变激光二极管谐振腔的温度来调节波长，成本低，技术成熟，但调节速度慢，调节范围也有限。通过将多个DFB谐振腔集成到一个阵列中，就可以得到更宽的波长调节范围。
与DFB不同，在可调谐DBR激光器中，波长是通过将激励电流导向谐振腔的不同部位来改变的。这种技术所使用的激励电路相当复杂，但其调节速度非常快。DBR的变种有Agility通讯公司研发的取样光栅DBR激光器和由ADC通讯公司拥有专利的光栅同向耦合与抽样反射技术（GCSR）激光器等，它们都拥有相当宽的波长调节范围。
而ECL则使用了外部波长选择元件，比如光栅或旋转镜来对波长进行调节，如图2所示。这种技术可以得到很宽的调节范围，同时在比较窄的光谱宽度上得到很高的输出功率。但是，由于要加入外部移动部件，所以其制造比较复杂，调节速度也比较慢，这是它的主要缺点。
VCSEL技术由一个半导体激光器加上一个可以表面发光的垂直激光增益谐振腔构成。在谐振腔的一端有一个会移动的反射器，能够改变谐振腔的长度，从而能改变激光波长，如图3所示。
VCSEL的主要优点在于它可以输出纯净、连续的光束，并可简单有效地耦合进光纤中。而且，由于其性能可以在圆片上进行测定，其成本也较低。
VCSEL的主要不足之处是输出功率低，调节速度也不够快，并且还有一个外加的移动反射器。如果再加一个光泵以提升其输出功率，又会提高整体复杂性，增加激光器的功耗和成本。
进入通信市场
不论人们对可调谐激光器的兴趣有多大，随着通讯市场逐步下滑到历史最低点，这些器件的市场也在不断下滑，远远低于人们的期望值，而这种期望也下降地十分迅速。
一旦得到网络的支持，变波长技术就能在一些有限的应用中找到自己的位置。但目前看来，可调范围较窄的可调谐激光器只在很小一部分商业网络中得到应用，所以拥有更宽调节范围的可调谐激光器将因为其更高的价格而难以进入现有应用。在目前不景气的形势下，新应用也不会得到多少注意。
正因为如此，根据iSuppli的预测，可调谐激光器市场在2003年的大部分时间里都将不会太景气。而到2004年，随着通讯市场的逐渐复苏，动态可重配置的网络系统将出现在网络市场中，大调节范围的可调谐激光器也将因此而获得一定的需求。据预测，可调谐激光器市场将在2006年达到2.5亿美元的规模，养活5、6家制造商是足够了。
在今后的几个月里，由于市场需求严重不足，制造商之间将会出现一些合并。实际上，已经有多家元件供应商宣布将退出这一市场。
这种状况对那些创业型公司来说是一个巨大的挑战，甚至会威胁到他们的生存。他们中的一些最近又获得了一些投资，但大多数将很难渡过这漫长的衰退过程。但是他们拥有先进的技术，这使他们成为寻求收购或合并目标的大公司的首选对象。
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