同轴激光二极管模块的组装同轴激光二极管模块(左)的各种部件使用激光焊接工艺(右)连接在一起。成品模块约为5/8英寸长,宽1/4英寸。Computer Graphic Courtesy Newport Corp.

光纤通信需要不仅仅是玻璃薄股。各种光电元件和光子器件是产生,调制,引导,放大,开关和检测光所必需的。

光学组件是微小的复杂设备,形成电信网络后面的骨干。器件组装成将光线耦合到光纤电缆的封装或模块中。

光纤元件有两类:有源和无源。有源元件由半导体激光技术组成,这是在光纤网络中提供光所必需的。这些设备通常更容易组装。它们需要使用传统的组装技术,如焊接、模具和线键合技术,将电子和线路集成到一个封装中。接收器、发射器、调制器、放大器和开关都是有源元件。

无源组件依靠通过光纤的光来工作,不需要电力或电子设备。它们的功能是过滤、分割或合并通过光纤的光信号。这些部件的劳动强度要高得多,制造成本也高得多。无源器件包括耦合器、隔离器、波分多路复用器和解复用器。

光学元件由许多不同类型的材料制成,如砷化镓、磷酸铟、铌酸锂、硅和氧化锆。去年,华盛顿大学的研究人员开发了一种用于制造光学元件的电光聚合物。

到目前为止,将聚合物用于光学应用的最大问题是高的光损耗和较差的热和光化学稳定性。然而,该大学的科学家声称,他们的材料可以改善信号质量,降低光损耗,从而使开关速度更快。

目前,由于新技术和制造工艺尚未成熟,许多部件都很昂贵。此外,需求超过供应,使价格居高不下。

某些关键组件仍然低效,阻碍了光纤网络的扩展。其中一个设备称为光分路器。它将沿着单个传输线沿着单个传输线分割为几个新行,以便可以将信号分发给客户。

光的分裂会造成光强和信号质量的巨大损失。一个典型的分束器将一根光纤中的光分成16条新线,在这个过程中会损失94%的光强度。为了抵消这种损失,光纤网络必须使用昂贵的光功率增强放大器。

增长最快的组件是用于制造密集波分复用(DWDM)齿轮的装置,其增加了单个光束上的波长数。通过DWDM技术,每秒6.4个数据可以通过单个光纤传输,这是过去可能的3,000倍的增加。

部件制造商处于巨大的压力,引入更高且更高的DWDM系统。对基于DWDM的带宽的需求迅速增长,对高性能组件(如光学放大器和泵激光)的需求相应增加。

RHK Inc.(南旧金山,加利福尼亚州)分析师预测DWDM系统的市场将于2000年的50亿美元飙升至2004年的240亿美元。仅在未来12个月内,DWDM光学元件市场将增长90%。

“下一代光网络是当今业界最热门的部分,”阿伯丁集团(波士顿)的光学元件分析师伊丽莎白·布鲁斯说。如果全面实施,全光网络有望不受传统传输系统瓶颈的阻碍,传递大量信息。有了全光网络,信息可以通过光粒子从一个电脑传送到另一个电脑,而不需要转换成电信号。

全光网络的一个关键元素是全光开关。该装置使用微镜镜 - 超过250台镜子配合在1平方英寸的芯片上,并可调整以泵出不同颜色的光线。许多今天的开关必须首先将光学信号转换为电信号,读取它们,处理它们,然后将它们转换回光信号之前,然后再次发送它们。转换导致瓶颈减慢路由过程。

朗讯科技公司(Lucent Technologies Inc., NJ)最近推出了世界上第一个高容量全光开关。WaveStar LambdaRouter每秒能够传送超过10万亿比特的信息。这相当于将近2000张cd - rom或20亿封一页的电子邮件。今年早些时候,朗讯计划推出一款更快的路由器,包含1024个镜像。

其他公司,如Corvis Corp.(哥伦比亚,MD)和北电网络公司(Brampton,安大略省)也开发了全光开关。