光通信器件有源和无源的发展史

  labcompanion ·  1 个月前  ·  4494 次点击
光器件分为有源器件和无源器件。光有源器件是光通信系统中将#电信号#转换成光信号或将光信号转换成#电信号#的关键器件,是光传输系统的心脏,主要包括半导体发光二极管(LED)、#激光#二极管(LD)、光电二极管(PIN)、雪崩光电二极管(APD)、掺铒光纤#放大器#(EDFA)、拉曼光#放大器#及调制器等。光无源器件是光通信系统中需要消耗一定能量、但没有光电或电光转换的器件,是光传输系统的关键节点,主要包括光纤连接器、耦合器、波分复用器、光开关、光衰减器和光隔离器等。

光器件是光纤通信系统的基础元件,发达国家在1975年后逐步形成光器件产业。中国光器件产业的形成比国外约晚5年。中国在光器件领域的研究和生产起步不算晚,无论是有源器件,还是无源器件,都满足了国家光纤通信发展初期科研和工程的需要。但随着时间推移,由于相关工业基础薄弱、科研投入不够及体制和机制等方面的原因,中国光器件在核心技术和优异产品方面与国际先进水平的差距愈显突出。

光有源器件发展史

中国光有源器件的研究始于20世纪70 年代。当时西方国家根据所谓“巴统”规定,对中国进行高新技术的封锁和禁运,于是,中国科学院半导体研究所、武汉邮电科学研究院、中国电子科技集团第44研究所、第13研究所,自力更生,研制了波长为850 nm的短波长#激光#器。此后,这些单位又开发了波长为1310和1550 nm的长波长#激光#器,满足了中国光通信起步阶段的需要。

1993 年之前,中国光通信所需的光有源器件,基本上由国内生产商提供,以致西方国家认识到在有源器件等方面再用“巴统”规定,对中国进行技术封锁和禁运,反而会失去中国的巨大市场,得不偿失,于是只得宣告“巴统”规定失效,国外的光有源器件开始大量涌入中国市场。

随着光通信技术的迅速发展,对光有源器件的技术要求愈来愈高。虽然中国有关单位做出很大努力,跟踪世界潮流,取得了量子阱半导体材料与器件技术的突破,分布反馈(DFB)#半导体激光器#等先进器件的#实验室#水平也有很大提高,但由于投入的人力和物力远远不足,与国际先进水平的差距日显拉大。

目前,中国只有少数几家单位能自主生产#激光#器和#探测器#管芯,而且**于10 Gbit/s以下速率的管芯。中国光通信设备和系统所需的高速率管芯、单元器件及掺铒光纤均需要进口,有源器件公司大都购买国外管芯做器件、购买国外的器件做模块、购买国外的掺铒光纤做#放大器#组装,光通信设备公司购买国外的模块做系统。

光无源器件的发展历史

中国开展光无源器件的研究,是从20世纪70年代后期随着光纤技术的出现而开始的。当时光纤的连接是光纤通信必须解决的6大问题之一,此外还要解决分路、开关及波长复用等问题。于是,中国电子科技集团第23研究所、武汉邮电科学研究院固体器件研究所(现武汉光讯科技股份有限公司)和中国电子科技集团第34研究所等单位,白手起家,致力于全光纤结构和微光学分立元件组合型的研究,开发了多模光纤连接器、拼接型和熔融拉锥型的光耦合器和机械式光开关等产品,满足了当时短波长和长波长多模光纤通信研究的需求。此后,光通信进入单模长波长阶段并开始大量应用,对光无源器件不仅技术上的要求更高,而且在数量上也与日俱增,迫切要求产业化。

在光连接器方面首先引进了光学定心切削加工的APT 连接器生产线,满足了国内单模光通信发展初期的需求。此后随着陶瓷套管大批量生产技术的成功,光连接器的质量有了进一步的提高,而且易于装配,于是出现众多组装散件生产连接器的公司。在光纤耦合器方面,引进了由微机控制的熔融拉锥设备,使耦合器的生产变得十分简单;更为可喜的是,通过理论研究和#实践#探索,同一台设备上可以生产出各种宽带耦合器和双波长的波分复用器,产品性能优良,于是形成了光耦合器的产业。当前,中国光通信系统中所用的光连接器和光耦合器绝大部分都是国产的。


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