谢世钟宽带光网络中光电子器件的发展.ppt
《谢世钟宽带光网络中光电子器件的发展.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《谢世钟宽带光网络中光电子器件的发展.ppt(141页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、S.Xie00.11.27,OND1,宽带光网络中光电子器件的发展,清华大学电子工程系北京 100084 中国,谢 世 钟,S.Xie00.11.27,OND2,宽带光网络中光电子器件的发展,提 纲 宽带网络技术概论 宽带传输媒质 高速器件的发展 波长资源的利用和管理 集成度的提高 总结,S.Xie00.11.27,OND3,宽带光网络中光电子器件的发展,一、宽带网络技术概论 传输媒质:光纤、同轴线、屏蔽与非屏蔽双绞铜线、微波、无线接入系统 宽带网络基本技术:传输技术、交换技术、接入技术 目前主要运营网络:电信网、有线电视网、计算机网,S.Xie00.11.27,OND4,一、宽带网络技术概论
2、,网 络 发 展 趋 势网络的宽带化、业务的综合化“三网合一”电 信 网:+公用网、连接范围广-需宽带接入网、具有综合业务能力 的宽带交换机制、保证网络互通性 有线电视网:+宽带-树状拓扑结构、提供交换业务 计 算 机 网:+综合业务能力-宽带化、交换方式,S.Xie00.11.27,OND5,21 世纪的传输:Tbit 到干线网 Gbit 到办公室/家庭 Mbit 到个人,Originating BandwidthU.S.Interstate Communication Traffic,多种业务的增长对光网络发展的驱动,一、宽带网络技术概论,S.Xie00.11.27,OND6,2.8 Te
3、rabit,T3-45 Mbps OC48-2.5 Gbps Tbps,Time for 2.8 Terabit,Communication Rate,25 hours15 minutes2.8 seconds,Other Traffic Sources,DOD Information Superiority Requires Terabit Battlefield Communications,1 ft x 10 bits,Radar/SARMulti-spectral sensors-Infrared-?wave-RF(Tbps),100 miles,100 miles,SuperNet
4、Applications,DARPA,6,S.Xie00.11.27,OND7,一、宽带网络技术概论,It took about a century to install the worlds first 700 million phone lines;an additional 700 million lines will be deployed in the next 15-20 years.There are more than 200 million wireless subscribers in the world today;an additional 700 million mo
5、re will be added over the next 15-20 years.There are more than 200 million cable TV subscribers in the world today;300 million more will be added over the next 15-20 years.More than 100 million additional Internet users will come on-line by 2001.,S.Xie00.11.27,OND8,第一年,第二年,第三年,第四年,第五年,光带宽9 个月,几种关键技术
6、的发展速度,摩尔定律18 个月,性能价格比翻番速度,近几年:,S.Xie00.11.27,OND9,Trend,2000,106,107,Capacity-Distance(Gb/skm),Year,ECOC99104 10Gb/s10000KM,波分复用系统速率-距离积的发展,S.Xie00.11.27,OND10,网络业务量变化的战略趋势,根据初步分析,今后5到10年中国网上的数 据业务量将可能会超过话音业务量。(7-8年最有可能,干线网可能仅3年)IP业务将最终成为主导的联网协议。业务总量将有大幅度增加(几十倍)。传统电话网将不可避免要过渡到分组交换 为基础的融合的下一代网,下一代网将最
7、 终支持包括话音在内 的所有业务。,S.Xie00.11.27,OND11,密集波分复用系统的速率,2000,16010Gb/s,S.Xie00.11.27,OND12,北美长途网敷设趋势-corning,S.Xie00.11.27,OND13,密集波分复用网络的演进,S.Xie00.11.27,OND14,全球光通信网络市场,摘自:美国 Photonics Spectra,p.99,May 2000,S.Xie00.11.27,OND15,波分复用技术现状和发展,目前商用系统主要为(16-40)2.5/10Gb/s。超长距离:Corvis的1602.5G在芝加哥-西雅图3200公里线路上试验
8、。Qtera的ULTRA系统可将10G WDM系统的全光传输距离已提高到4000km。阿尔卡特的4810Gb/s在实验室已传4000km。超高密度:16010G(北电/Sycamore)系统已开始商用。1022x37M(朗讯)已试验成功 实验室最高水平:7.04T(17640G)50km(西门子);3.28T(82x40G)300km(朗讯);3.2T(160 x20G)1500km(NEC)已规划商用容量:6.4Tb/s(80 x80Gb/s)(北电),S.Xie00.11.27,OND16,全光超长传输试验,为了减少电再生点以及随着光层联网能力的引入,全光超长传输成为关键。4810Gb/s
9、传输4000km试验(阿尔卡特):光区段长80km,采用了混合的拉曼放大器和EDFA,拉曼增益大约为每段4dB。试验结果表明传输距离主要受限于偏振模色散,其中 DCF占1/2,光放大器占1/6,而光纤占1/3。,S.Xie00.11.27,OND17,Photonic Devices for Present&Future Lightwave Long Haul Systems用于目前和未来长距离光波系统的光电子器件,Semiconductor Lasers-Integrated laser-modulator transmitter-Multiwavelegth transmitters-Tu
10、nable transmitters-Soliton sources-High power pumps for fiber amplifiersSemiconductor Optical Amplifiers-Power Amplifiers in Integrated transmitters-1.3m optical Amplifiers-Optical switches and switch arrays-Wavelength converters and other nonlinear function devicesPhotodetectors and OEIC receivers-
11、High-speed(10Gb/s)and high-sensitivity OEIC receivers-High-speed(10Gb/s)avalanche photodiodes,半导体激光器-集成的激光器和调制器组件-多波长光发射器-可调谐光发射器-光孤子源-用于光纤放大器的泵源 半导体光放大器-集成光发射器中的功率放大器-1.3m 光放大器-光开关和开关阵列-波长转换器和其它非线性器件 光检测器光电集成回路接收器-高速高灵敏度集成回路接收器-高速(10Gb/s)雪崩光电二极管,S.Xie00.11.27,OND18,Photonic Devices for Present&Futu
12、re Lightwave Long Haul Systems用于目前和未来长距离光波系统的光电子器件,Planar Integrated Waveguide Components-Couplers-Filters(fixed and tunable)-Wavelength multiplexers and routers-Modulators and switches-Doped-waveguide devices-Dispersion componentsFiber-type Components-Doped-fiber devices(amplifiers and lasers)-Coup
13、lers-Grating filters-Wavelength multiplexers-Dispersion compensators-Optical switches(mechanical)-Optical isolators and circulators,平面集成光波导元件-耦合器-滤波器(固定的和可调谐的)-波长复用器和路由器-光调制器和光开关-掺杂的光波导器件-色散补偿器件 光纤类元器件-掺杂光纤器件(放大器,激光器)-耦合器-光纤光栅滤波器-光波复用与解复用器-色散补偿器-光开关(机械式)-光隔离器和光环行器器件,S.Xie00.11.27,OND19,1998年世界元器件市场,
14、Optics$12Billion,Semiconductors$125Billion,Optoelectronics$38Billion,S.Xie00.11.27,OND20,1998年世界光电子产品,单位:亿美元,总计:1998年 1406亿美元,北美约占:428亿美元 1997年 为1150 亿美元 年增长率约 20%,30.3%,29.9%,23.2%,0.6%,15.7%,0.3%,S.Xie00.11.27,OND21,Source/detector 7%,Modules 10%,Fiber/cab 21%,Comm.Eq 62%,1997 Communication Market
15、$30 B.,S.Xie00.11.27,OND22,Communications Market Forecast,Year,$Billions,S.Xie00.11.27,OND23,宽带光通信网络的发展对光电子器件的需求和推动,二、宽带传输媒质 光纤、同轴线、双绞铜线、微波、无线.光纤的发展:G.652 G.653 G.654 G.655:Truewave,LEAF,AllWave.特种光纤:DCF,高光敏度光纤,高非线性系数光纤,S.Xie00.11.27,OND24,OH离子吸收峰,光 纤 损 耗 谱 特 性,S.Xie00.11.27,OND25,Optical Fiber Syst
16、em Bands,Needs for increasing capacity require usingadditional wavelength bands,S.Xie00.11.27,OND26,二、宽带传输媒质,宽带光纤网络对光纤的要求 具有传输太比速率的能力 提供 40Gb/s 传输的解决方案 适合长距离及跨洋应用 低价、实用的塑料光纤,S.Xie00.11.27,OND27,宽带光网络中光电子器件的发展,三、高速器件的发展 10Gb/s,40Gb/s 速率的发射、接收、调制器:EA 调制器,DFB LD+EA Mod,LN 调制器.Gb/s 以太网 和 10Gb/s 以太网 器件 波
17、长稳定化的CW LD 配套的高速电子器件,S.Xie00.11.27,OND28,Product Road Map Speed,2.5Gb/sTransponder,10Gb/sTransponder,10Gb/s EML,40Gb/sLN Mod,80Gb/sLN Mod,2.5Gb/slaser,40Gb/s EML,10Gb/sTx,40Gb/sTx,2.5Gb/sTx,10Gb/sLN Mod+CW laser,10GbDetectors,EDFA,10Gb/s Rx,40Gb/s Rx,Raman Amps(10Gb/s),Sources,2.5Gb/s Rx,Detectors,A
18、mplification,1999,2000,2001,2002,S.Xie00.11.27,OND29,$1.45 billion,$1.86 billion,S.Xie00.11.27,OND30,WDM CHANNELS,CHANNEL BITRATE,密集波分复用系统速率的发展趋势,S.Xie00.11.27,OND31,三、高速器件的发展,10Gb/s,40Gb/s 的发射、接收、调制器:EA 调制器,DFB 激光器+EA 调制器,LN 调制器.Gb/s 以太网 和 10Gb/s 以太网 器件 波长稳定化的CW LD 配套的高速电子器件,S.Xie00.11.27,OND32,40G
19、b/s EA Modulator Research Goals,Provide devices for system evaluation-Understand merits of NRZ vs.tandem modulator RZ transmitters Evaluate/develop technology and device design compatible with future OE device manufacturing platforms-Understand fundamental trade-off between MQW active design,capacit
20、ance,extinction,insertion loss,etc.-Preliminary exploration of fabrication alternatives Preliminary exploration of packaging Primary design selection for joint Research/OE development program Joint Research/OE platform development for epi,waveguide fabrication,S.Xie00.11.27,OND33,S.Xie00.11.27,OND34
21、,40Gb/s EA ModulatorPackage Configuration,Prototype package with Wiltron-k RF Connector Chip BeO submount with coplanar waveguide and 50 resistor,S.Xie00.11.27,OND35,S.Xie00.11.27,OND36,40Gb/s EA Modulator Summary,Demonstrated EA Modulator:f3db 40GHz,ER=6dB,S11 10dB Future work-Develop 40Gb/s packag
22、ing platform-Optimize Standalone Modulator Active layer design for increased extinction ratio Beam-expander optimization to reduce insertion loss-Develop/evaluate devices with new functionality Tandem EA w/XB extensions Tandem EA with SOA and XB extensions Semi insulating device with coplanar contac
23、ts 40Gb/s EML Tandem EA modulators integrated with laser,S.Xie00.11.27,OND37,1998 1999 2000 2001 2002 VISION,LiNbo3 Product Roadmap,Single driveModulator&AttenuatorBW=10GHz,Lower VoltageModulator,Dual driveW/Attenuator,L-BandModulators,ModulatorBW=12.5GHz,Modulator&Phase ModulatorBW=12.5GHz,Modulato
24、r BW=40GHz,Modulator&AttenuatorBW=40GHZ,PolarizationControllers,Optical Cross-Connects,Modulator&AttenuatorBW80GHz,PhaseModulators,Switchs,S.Xie00.11.27,OND38,S.Xie00.11.27,OND39,S.Xie00.11.27,OND40,InP Electro-Absorption Modulators Advantages of EA vs.LiNbO3,Small Size Low Drive Voltage Integration
25、 with InP Devices-DFB,DBR lasers-SOA-Power monitor diode-Mode size converter Package and chip compatible with InP laser Manufacturing Platforms,S.Xie00.11.27,OND41,10 Gb/s Receiver,Functionality-PIN and APD offerings-2R to be offered in 1H2000 Target Specifications-BW 9 GHz-Group delay deviation 20p
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 谢世 宽带 网络 光电子 器件 发展
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2249265.html