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作者：上海交通大學 物理系 光學及光子學研究所 陳益新
一、歷史的回顧
電子器件的集成化，即微電子和集成電路，在二十世紀為信息和自動化技術(shù)的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)和無限的源泉。毋庸置疑，光子和光電子器件的集成化將會在新世紀中成為一顆光彩奪目的技術(shù)明珠。本文僅就光網(wǎng)絡(luò)進一步的發(fā)展離不開光器件的集成化為例略作闡述。
假借集成電路的概念，集成光學發(fā)展初期,美籍華裔科學家田炳耕曾對集成光學歸納了三條定義:光束能限制在光波導中傳播;利用光波導可制成各種光波導器件;將光波導和光波導器件集成起來可構(gòu)成有特定功能的集成光路。集成光學在一開始就將光纖通信和光計算的光網(wǎng)絡(luò)作為其主要應(yīng)用目標。在上世紀的七、八十年代，對各種可能的材料和制造技術(shù)進行了廣泛和大量的研究，提出了許許多多的光波導器件和集成光路系統(tǒng)。幾乎所有從光源、光探測器、光調(diào)制器到光開關(guān)等一系列光分立體器件，都有對應(yīng)的集成化光波導器件的大量研究。集成光學成為當時一個研究熱點，這就是集成光學的第一春。
但是集成光學在光纖通信光網(wǎng)絡(luò)中的商業(yè)應(yīng)用卻比人們預期的進展要緩慢，研究的熱潮漸漸退去。究其原因，不僅一項新技術(shù)的成熟需要時間，不少人以為集成光學能像集成電路發(fā)展那樣快。其實集成光學的技術(shù)難度和技術(shù)的綜合性遠比集成電路高。而更主要的原因還在于光纖通信尚處于初期，僅限于一條光纖傳輸一個波長、一個激光器和一個探測器的點到點的傳輸，集成光學尚無“用武之地”。
人們一直在苦苦尋求集成光學在光纖通信中如何實際應(yīng)用。二十世紀的最后十年，隨著光纖傳輸容量的不斷攀升，又適逢DWDM技術(shù)出現(xiàn)的奇緣，使集成光學的本領(lǐng)得以充分施展。從而集成光學的發(fā)展方向更為明確，集成光學的設(shè)計和工藝也更趨成熟。
如今，光纖通信已形成了錯綜復雜的光網(wǎng)絡(luò)，一根光纖中傳輸數(shù)十甚至到數(shù)百個波長的光束，每一波長的高速率信號在傳輸過程中要發(fā)送、合波、分波、均衡、放大、再生、交換、選擇和改變路由，還需要傳輸信號參數(shù)進行實時監(jiān)控和動態(tài)調(diào)節(jié)等等。傳統(tǒng)的分立光器件無法具備如此繁多的特性和功能，光器件之間連接和耦合也將變得難以實現(xiàn)。光器件和光模塊的集成化無疑將是新一代光網(wǎng)絡(luò)的必由之路。
