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1、 论 文 题 目 DWDM 光通信系统波长锁定器光通信系统波长锁定器 和二维光子晶体波导滤波器的研究和二维光子晶体波导滤波器的研究 研究生 姓名 陈陈 曦曦 曜曜 专 业 光光 学学 导 师 姓 名 明海明海教授教授 谢建平谢建平教授教授 完 成 时 间 2004 年年 5 月月 UNIVERSITY OF SCIENCE&TECHNOLOGY OF CHINA A Dissertation Submitted for the Degree of Doctor of Science Wavelength Lockers for DWDM Transmission Systems and Opt
2、ical Filters in 2D Photonic Crystal Waveguides By CHEN Xiyao Supervisor:Prof.MING Hai and Prof.XIE Jianping Major:Optics May,2004 中国科学技术大学博士学位论文 目录 i目目 录录 摘摘 要要.I 第一部分第一部分 DWDM 光通信系统波长锁定器光通信系统波长锁定器.1 第一章 DWDM 光通信系统波长锁定器综述.1 1.1 光通信技术发展历史回顾.1 1.2 密集波分复用（DWDM）技术.2 1.3 DFB 半导体激光器特性.3 1.3.1 DFB 激光光谱.3 1
3、.3.2 影响 DFB 波长的因素.4 1.3.3 工作波长的设定.5 1.3.4 波长调节范围.5 1.4 波长锁定器介绍.5 1.4.1 波长锁定器的基本组成.6 1.4.2 Fabry-Perot 波长锁定方案.6 1.4.3 光纤光栅波长锁定方案.10 1.4.4 阵列波导光栅（AWG）波长锁定方案.11 1.5 第一部分研究内容.11 第二章 钒酸钇晶体波长锁定器.13 2.1 钒酸钇偏振干涉滤波器的设计与制作.13 2.1.1 钒酸钇（YVO4）偏振干涉滤波器的基本原理.13 2.1.2 钒酸钇偏振干涉滤波器的设计与制作.17 2.2 钒酸钇偏振干涉滤波器透射谱.19 2.2.1
4、钒酸钇偏振干涉滤波器的温度控制.19 2.2.2 滤波器透射谱的测量.22 2.3 钒酸钇晶体波长锁定器实验.27 2.3.1 钒酸钇晶体波长锁定器工作原理.27 2.3.2 钒酸钇晶体波长锁定器实验.28 2.4 双透射谱波长锁定方案设计.29 中国科学技术大学博士学位论文 目录 ii2.4.1 双透射谱波长锁定工作原理.29 2.4.2 双透射谱测量实验.31 2.5 本章小结.33 第三章 Fabry-Perot 多波长锁定器.35 3.1 时分复用多路波长锁定方案.35 3.1.1 时分复用方案设计.35 3.1.2 时分复用多路波长锁定的电路设计.36 3.2 高热稳定性 Fabry
5、-Perot 滤波器的研制.37 3.2.1 高热稳定性 Fabry-Perot 滤波器的加工.37 3.2.2 Fabry-Perot 透射谱及其温度稳定性的实验测量.38 3.3 多路 DFB 波长锁定实验.39 3.3.1 多路波长锁定实验装置.39 3.3.2 多路 DFB 波长锁定实验测量数据.40 3.3.3 多路 DFB 波长锁定实验结果分析.45 3.4 本章小结.45 第二部分第二部分 二维光子晶体波导滤波器二维光子晶体波导滤波器.47 第四章 光子晶体简介.47 4.1 光子晶体概念.47 4.2 周期性介质中的麦克斯韦方程.48 4.2.1 布洛赫波（Bloch Wave
6、s）与布里渊区（Brillouin Zones）.49 4.2.2 光子带隙的起因.50 4.2.3 数值计算方法.52 4.3 二维光子晶体.53 4.4 光子晶体平板（Photonic-crystal Slab）.54 4.5 三维光子晶体.56 4.6 第二部分研究内容.58 第五章 光子晶体偏振分光器.59 5.1 二维六方格圆孔光子晶体及其直线波导.59 中国科学技术大学博士学位论文 目录 iii5.1.1 二维六方格圆孔光子晶体.59 5.1.2 二维六方格圆孔光子晶体直线波导.60 5.2 光子晶体偏振分光器的理论设计与数值模拟.63 5.2.1 光子晶体偏振分光器的理论设计.6
7、3 5.2.2 光子晶体偏振分光器的数值模拟.66 5.3 本章小结.67 第六章 二维光子晶体波导滤波器的反射率.69 6.1 二维正方格圆柱光子晶体及其 W1 波导.69 6.1.1 二维正方格圆柱光子晶体.69 6.1.2 二维正方格圆柱光子晶体 W1 波导.70 6.2 二维光子晶体波导滤波器性质.71 6.2.1 二维光子晶体波导滤波器构成.71 6.2.2 缺陷半径对波导滤波器反射率的影响.72 6.2.3 缺陷折射率对波导滤波器反射率的影响.72 6.2.4 二维光子晶体波导滤波器透射谱.73 6.3 本章小结.74 第七章 二维光子晶体波导截止频率的独立控制.76 7.1 二维
8、正方格圆柱光子晶体及其两种波导.76 7.1.1 二维正方格圆柱光子晶体.76 7.1.2 光子晶体 W1 波导.77 7.1.3 光子晶体耦合腔波导（CCW）.80 7.2 缺陷半径和位置对导模截止频率的影响.81 7.2.1 波导中缺陷圆柱半径变化对导模截止频率的影响.81 7.2.2 波导两侧圆柱移位对导模截止频率的影响.83 7.3 传导模式截止频率的独立控制.86 7.3.1 导带下截止频率的独立调节.86 7.3.2 导带上截止频率的独立调节.87 7.3.3 导带截止频率独立调节的最大范围.88 7.4 本章小结.91 中国科学技术大学博士学位论文 目录 iv参考文献参考文献.9
9、3 攻读博士期间发表的论文目录攻读博士期间发表的论文目录105 致致 谢谢.107 中国科学技术大学博士学位论文 摘要 I摘摘 要要 密集波分复用（DWDM）光通信系统和光子晶体是当前光电子研究领域中的两个热点。本论文分别对 DWDM 光通信系统波长锁定器和二维光子晶体波导滤波器这两个前沿方向进行了较系统深入的研究。在论文第一部分，我们先后研制成功两种新型波长锁定器“钒酸钇晶体波长锁定器”和“Fabry-Perot 多波长锁定器”。主要成果有：1.以钒酸钇偏振干涉滤波器（YPIF）为波长传感元件，研制成“钒酸钇晶体波长锁定器”。YPIF 的正弦形透射谱周期等于 100GHz，峰值频率随晶体温度
10、的变化率为-4.35GHzC。将波长锁定点设在透射谱中透过率为峰值一半的位置。保持晶体温度在 36.70.1C，连续 2.5 小时锁定 DFB 激光器波长，测得波长漂移小于0.01nm（即1.25GHz）。钒酸钇晶体波长锁定器可用于频率间距为 100GHz 或 50GHz 的 DWDM 系统中的多个信道波长锁定。2.提出利用钒酸钇偏振干涉滤波器光强互补的两个偏振分量透射谱锁定波长的方案。以偏振分光器（PBS）作为 YPIF 中的第二个偏振器，可分别在 PBS的两个出射方向上得到两个光强互补、偏振方向互相垂直的透射谱。将波长锁定点设在这两个透射谱曲线的交点上，以两个透射光强之间的差值传感波长变化
11、。双透射谱的测量实验证明了该方案的可行性。3.以高热稳定的 Fabry-Perot（FP）滤波器为波长传感元件，研制成“Fabry-Perot 多波长锁定器”。FP 滤波器透射谱的峰值间距为 100GHz，峰值与最小值光强相差 15dB，在 14.0 oC-48.0 oC 的温度范围内峰值频率的变化小于1.25GHz，因此不需要控温即可用于波长锁定。采用副载波调制时分复用方案，使用一个 FP 滤波器同时锁定频率间距为 100GHz 的八路 DFB 波长。该波长锁定器能够在-5.0C 到 45.0C 的温度范围内长时工作，测得 DFB 波长漂移小于0.02nm（2.5GHz），完全达到项目合作方
12、美国 Pine Photonics 公司所提出的技术要求。第一部分的创新点：提出利用钒酸钇偏振干涉滤波器制成 DWDM 系统多波长锁定器。由于YVO4晶体双折射较大、易于加工，因此该波长锁定器体积小、适合批量生产。中国科学技术大学博士学位论文 摘要 II通过改变晶体温度，可以调节锁定波长的位置，因此该波长锁定器不仅可以锁定国际电信联盟（ITU）规定的标准波长，还可以锁定其它波长。将钒酸钇晶体偏振干涉滤波器应用于 DWDM 系统的波长锁定器中，目前国内外尚未见报导。首次提出利用 YPIF 两个光强互补、偏振正交的透射谱之间的交点进行波长锁定的新方案。该方案的优点是不需要参考光、不要记忆初始值以及
13、灵敏度倍增，简化了波长锁定器中的光路和电路。研制成功“Fabry-Perot 多波长锁定器”，实现一个 FP 滤波器同时锁定多路 DFB 波长。所设计制作的 FP 滤波器具有很高的热稳定度，无需温控。与目前商用的单波长锁定器相比，提高了 DWDM 系统的集成化和智能化程度。第二部分“二维光子晶体波导滤波器”包括三个工作：1.理论设计和数值模拟光子晶体偏振分光器。这种二维光子晶体波导滤波器是由二维六方格圆孔 GaAs 光子晶体中三个互成 120、缺陷半径不同的线形波导组成。在 0.415-0.422 归一化频率范围内，在入射波导中存在 TE 和 TM 两个偏振导模，而在两个出射波导中，一个只存在
14、 TE 导模，另一个只存在 TM 导模。用 FDTD 数值模拟光传输过程：当不同偏振光以相同归一化频率（0.418）从同一个波导入射时，从光场分布图可以明显地观察到 TE 和 TM 分别从两个波导出射。在这两个出射波导中，TE 和 TM 的消光比分别为 46.7dB 和 11.5dB。2.研究了以二维正方格圆柱光子晶体为背景的光子晶体波导滤波器的反射率随缺陷参数的变化关系。在 W1 波导中加入一个缺陷介质圆柱构成一个光子晶体波导滤波器。以固定波长（落在带隙中）的 TM 偏振光入射，用 FDTD 计算相应的波导滤波器反射率。对于缺陷半径和缺陷折射率这两个缺陷参数，保持其中一个与对应的背景参数相同
15、，只改变另一个。发现当改变的缺陷参数等于对应背景参数的一倍或两倍时，波导滤波器反射率达到极大值（大于 70）；等于一倍半或两倍半时，反射率为零，即透射率为 100。3.在二维正方格圆柱光子晶体耦合腔波导（CCW）中，实现了对导模上下截止频率的独立调节。利用平面波展开法，系统地计算了改变波导中缺陷圆柱的半径和移动波导两侧圆柱的位置对导模截止频率的影响。发现在一定的变化范围内，前者对上截止频率影响较大，后者对下截止频率影响较大。将这两个效应结中国科学技术大学博士学位论文 摘要 III合起来，就可以只改变一个截止频率，同时保持另一个截止频率不变。上、下截止频率的独立调节范围分别高达带隙宽度的 86.
16、4和 87.3。在调节过程中，导模始终为单模，其场分布关于波导偶对称。第二部分的创新点：首次设计成功光子晶体偏振分光器（PhC-PBS）。它利用光子晶体波导色散关系的偏振依赖性进行偏振分光，这个工作原理与传统的偏振分光器完全不同。PhC-PBS 的奇特优点包括：偏振消光比大（原理上为无穷大）、材料单一（只需 GaAs）、制造简单（钻孔即可）、尺寸非常小（10 倍波长数量级）和较大的可能工作频率范围（接近整个 C 波段）。因而有望在未来的集成光子线路中获得较大应用。发现了基于二维正方格圆柱光子晶体的波导滤波器的反射率随缺陷的半径和折射率变化的一些规律。这些规律为设计光子晶体波导滤波器提供了重要依
17、据。在基于二维正方格圆柱光子晶体的耦合腔波导中，通过同时改变波导的两个参数，首次实现了对传导模式上下截止频率的大范围独立调节，为光子晶体波导色散关系的自由设计提供了一个有效途径。本文的两个部分都是以研究滤波器为基础的。第一部分研制用于 DWDM 系统波长锁定这一高新技术中的钒酸钇晶体偏振干涉滤波器和高热稳定Fabry-Perot 滤波器，第二部分研究在未来的光通信系统和集成光路中有应用前景的光子晶体波导滤波器。这两部分研究工作分别以国际合作项目和自然科学基金项目为背景。本文针对相关领域的关键问题开展研究，并取得了较有实际意义的重要成果。关键词：关键词：密集波分复用，波长锁定，偏振干涉滤波器；集
18、成光路，光子晶体，光学滤波器，偏振分光器，耦合腔波导 中国科学技术大学博士学位论文 摘要 IVAbstract Dense wavelength-division-multiplexing(DWDM)optical communication systems and photonic crystals are two important research fields in modern applied optics.The studies in this thesis focus on wavelength lockers for DWDM transmission systems and
19、optical filters in 2D photonic crystal waveguides.In part one,we have developped two novel wavelength lockers“YVO4 crystal wavelength locker”and“Fabry-Perot multi-wavelength locker”.The main results are as follows:1.A“YVO4 crystal wavelength locker”was developed in which a YVO4 polarization interfer
20、ence filter(YPIF)was used for wavelength sensing.The sinusoidal transmission spectrum of YPIF has equal spacings.The transmission peak was determined to move with YVO4 temperature by-4.35 GHz/K.The wavelength-locking point in the transmission spectrum was located at the half of peaks.It was shown th
21、at frequency fluctuation of DFB laser was less than 1.25 GHz through the continuous operating duration of 2.5 hours when the YPIF temperature was kept at 36.70.1C.So this wavelength locker can be utilized in DWDM networks with frequency spacing of 100 GHz or 50 GHz.2.A novel scheme of wavelength mon
22、itoring was proposed in which two transmission spectra of the YPIF are employed.The two spectra with perpendicular polarization components are complementary in light intensity.They can be tuned by changing YVO4 temperature,and the wavelength-locking point is located at one of their intersections.It
23、was proved to be feasible by measuring two spectra.3.A“Fabry-Perot multi-wavelength locker”was developed and utilized to lock eight DFB lasers with 100 GHz frequency spacing simultaneously.A high thermally stable Fabry-Perot(FP)was used for wavelength sensing.In the FP transmission spectrum,the peak
24、 spacing is 100 GHz and the transmittivity difference between peaks and minima is 15 dB.The peak shift was less than 1.25 GHz in the temperature range of 14.0C to 48.0C.The outputs of eight lasers were slightly modulated by a sinusoidal subcarrier with 1KHz frequency in a time division multiplexing
25、way.The amplitude variations of subcarrier after the FP filter reflect wavelength changes of the modulated DFB.The experiment results showed that frequency fluctuation of a DFB laser was less than 2.5 GHz in a working temperature range from-5.0C to 45.0C.Therefore this multi-wavelength locker can me
26、et the requirement of DWDM systems with frequency spacing of 50 or 100 GHz.Highlights of part one:中国科学技术大学博士学位论文 摘要 V(1)We have proposed an YVO4 polarization interference filter used for wavelength sensing in a DWDM wavelength locker.The filter is small because of large birefringence of YVO4.The loc
27、ker is beneficial to mass production.It can not only lock the wavelengths at ITU grid points,but also lock any other wavelength by changing crystal temperature.(2)A novel scheme of wavelength monitoring was devised in which the wavelength is locked at a intersection of two transmission spectra of th
28、e YPIF.It has advantages such as increased sensitivity,no need for reference and much relaxed requirement on detection circuit.(3)The“Fabry-Perot multi-wavelength locker”we developed has enhanced the integration of DWDM transmission systems.In part two,our researches are related to optical filters i
29、n 2D photonic crystal waveguides.The main results are as follows:1.A polarization beam splitter based on a photonic crystal(PhC-PBS)was first designed.It consists of three different linear waveguides connected via a Y-shaped junction in a 2D triangular-hole photonic crystal made of GaAs.Within a nor
30、malized frequency range of 0.415-0.422,there exist both TE and TM dispersion relations in the input waveguide.But there are only TE dispersion relations in one output waveguide and only TMs in the other output waveguide.Light propagations in PhC-PBS were simulated numerically with a FDTD program.Fro
31、m the magnetic and electric field patterns,it can be seen obviously that TE and TM incident lights with same normalized frequency 0.418 can be separated by the Ph-PBS.The polarization extinction ratios for TE and TM are 46.7dB and 11.5dB,respectively.2.An optical filter is formed by adding one defec
32、t rod with radius rd and refractive index nd at a lattice point in a W1 waveguide based on a 2D square-rod photonic crystal.While the wavelength of incident TM light was kept at 1550 nm,the dependence of filter reflectivity on rd and nd was calculated with the FDTD method.The radius and refractive i
33、ndex of the rods in the perfect PhC are r and n,respectively.Some regularities have been found from calculation results.When nd=n,reflectivity reaches maxima(0.7)at rd=r,2r,3r and equals zero at rd=1.5r,2.5r.When rd=r,reflectivity reaches maxima(0.7)at nd=n,2n and equals zero at nd=1.5n,2.5n.3.Indep
34、endent control of upper and lower cutoff frequencies in coupled-cavity waveguides(CCW)formed in a 2D square-rod photonic crystal was first realized.With PWEM,we have systematically calculated the dependence of the two cutoff frequencies on defect radius in a CCW and rod positions nearby the CCW.It w
35、as found that within a certain variation range,the upper cutoff varies with defect radius much faster than the lower cutoff.On the contrary,the lower cutoff changes with nearby-rod positions more rapidly than the upper cutoff.By combining the two different effects,independent control of the two cuto
36、ff frequencies of the CCW guided band can 中国科学技术大学博士学位论文 摘要 VIbe realized.The independent control ranges up to 86.4%and 87.3%of PBG can be achieved for the upper cutoff and the lower one,respectively.During tuning,the guided modes are always of monomode and their optical field distributions have eve
37、n symmetry with regard to the center plane of the CCW.Highlights of part two:(1)The working principle of the PhC-PBS is the polarization dependence of dispersion relations in photonic crystal waveguides,which is quite different from conventional PBS.The outstanding advantages of the PhC-PBS include:
38、large polarization extinction ratios,single constituent material,easy fabrication,small size and large possible operating frequency range.Consequently,it may have practical applications in integrated photonic circuits.(2)The reflectivity of optical filters in 2D square-rod photonic crystal waveguide
39、s has been discovered to change with some regularities while the radius and refractive index of the defect rod vary.The conclusions may be useful in designing various PhC filters.(3)The efficient method for controlling the upper and lower cutoff frequencies of the CCW guided band independently has b
40、een found.It offers a important means to free design of dispersion relations in CCWs.Both of the two parts in this thesis aim at optical filters.In part one,two filters have been developed for wavelength locking in DWDM transmission systems:one is the YVO4 polarization interference filter,the other
41、is the high thermally stable Fabry-Perot etalon.In part two,optical filters in 2D photonic crystal waveguides have been investigated numerically which have potential applications in future optical communication networks and integrated photonic circuits.The two works were supported by an internationa
42、l cooperative project and natural science foundations.Keywords:DWDM,wavelength locking,polarization interference filter;photonic integrated circuit,photonic crystal,optical filter,polarization beam splitter,coupled-cavity waveguide 中国科学技术大学博士学位论文 第一章 DWDM 光通信系统波长锁定器综述 1第一部分第一部分 DWDM 光通信系统波长锁定器光通信系统波
43、长锁定器1-63 第一章第一章 DWDM 光通信系统波长锁定器综述光通信系统波长锁定器综述 1.1 光通信技术发展历史回顾光通信技术发展历史回顾 1970 年被成为光纤通信元年。在这一年发生了通信史上的两件大事：一是由被称为光纤之父的华裔科学家高锟提出的、用作光通信传输媒质的光导纤维，其损耗降到 20dB/km；二是美国贝尔实验室制作出可在室温下连续工作的铝镓砷（AlGaAs）半导体激光器。这两项科学成就为光纤通信的发展奠定了基础。此后，光纤通信以令人炫目的速度发展起来，70 年代中期即进入了实用化阶段。至今，光纤通信应用已遍及长途干线、海底通信、局域网、有线电视等各领域。自研制到全面推广，用
44、了不到 15 年时间。其发展速度之快，应用范围之广，规模之大，涉及学科之多（光、电、化学、物理、材料等），是此前任何一项新技术所不能与之相比的。现在，相关的新技术仍在不断涌现，产品生产规模不断扩大，成本不断下降，显示了光纤通信的强大生命力和广阔应用前景。光纤通信将成为信息高速公路的主要传输手段。现代光通信是从 1880 年贝尔发明“光话”开始的。以日光为光源，大气为传输媒质，传输距离是 200m。但贝尔的光话始终未走上实用化阶段。这是因为：一是没有可靠的、高强度的光源；二是没有稳定的、低损耗的传输媒质。半导体激光器和低损耗石英玻璃光纤的出现解决了这两个问题。光纤通信 30 多年的发展可分为四代
45、：第一代光纤通信的工作波长在 850nm，属短波长波段，用多模光纤传输，光源是铝镓砷半导体激光器。这一代光通信以 1977 年在美国芝加哥进行的码速率为 44.736 Mbit/s 的现场实验为标志。第二代光纤通信的工作波长为 1300nm，属长波长波段，以多模光纤传输。该波长是石英光纤的第二个低损耗窗口，且有最低的色散。相应的光源是长波长InGaAsP/InP 半导体激光器。第三代始于 1984 年，工作波长在 1300nm，单模传输。单模光纤的色散比中国科学技术大学博士学位论文 第一章 DWDM 光通信系统波长锁定器综述 2多模光纤低得多，损耗也更小。这代光通信广泛应用于长途干线和跨洋通信
46、中。第四代始于 20 世纪 80 年代后期，工作波长在 1550nm，单模传输。这个波长的采用有两个原因：1550nm 是石英光纤的最低损耗窗口，掺铒光纤放大器（EDFAErbium Doped Fiber Amplifier）的发明。1986 年英国南安普敦大学首先制作出了掺铒光纤放大器，它是在光纤基质中加入铒粒子作激光工作物质，用氩离子激光器作泵浦源，能够对 1550nm 的光信号进行直接放大。这就使光电光中继变为全光中继，这个极为重要的突破把光通信推向了一个新的阶段。当作为掺铒光纤放大器泵浦源的980nm和1480nm的大功率半导体激光器研制成功后，掺铒光纤放大器进入了实用阶段。掺铒光纤
47、放大器的意义不仅在于全光中继，还在于促进了其它光通信技术的发展。其中最突出的是波分复用（WDMWavelength Division Multiplexing）在光通信系统中的应用。1.2 密集波分复用（密集波分复用（DWDM）技术）技术 波分复用是在一根光纤上传输多个光信道，从而充分利用光纤带宽，有效扩展通信容量的光纤通信方式。掺铒光纤放大器在 C+L 波段具有约 80nm 的带宽，如果信道波长间隔足够小（例如 0.8nm），就可以用一个掺铒光纤放大器同时放大几十个信道，实现全光中继。这极大地降低了设备成本，提高了传输质量。现在 EDFA+WDM 已成为高速光纤通信发展的主流。波分复用可分为
48、稀疏波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM）两种。前者波长数一般小于 10 个，通路间隔较大。后者波长数较多（可多于 40 个），通路频率间隔较小，如 100GHz 或 50GHz，甚至 25GHz。为了使密集波分复用系统具有互通性，通路的工作中心波长（频率）在发送和接收端必须相同。目前，国际电信联盟（ITU）规定在 C 波段从 1528.77nm（即 196.10THz）开始以 50GHz 的倍数递增，至 1560.61nm（即 192.10THz），共有 81 个通路标准中心波长（频率）。通路的数目、通路选择性（即工作波长是否符合 ITU-T 标准）、每路的频宽和相邻通路之间的频率间
49、隔，是密集波分复用系统的重要参数。DWDM 光通信系统的主要特性如下：容量升级。DWDM 的典型应用是对原有的点对点光传输链路进行容量升中国科学技术大学博士学位论文 第一章 DWDM 光通信系统波长锁定器综述 3级，如果每个波长支持一个独立的大约每秒几个吉比特的网络信号，则 DWDM可以明显地增加光纤网络的容量。透明度。DWDM 的一个主要优势是每个光信道可携带任意的传输格式，因此，使用不同的波长，快或慢的异步和同步数字数据及模拟信息可以在一根光纤上同时独立发送，而不需要一致的信号结构。波长路由。除了使用多个波长来增加链路容量和灵活性之外，在设计通信网络和交换机时，使用具有波长选择性的光路由器
50、件，可以将波长用作除时间和空间之外的另一维。波长路由网络利用信号的实际波长作为中间或最终地址。波长交换。虽然波长路由网络是严格的光纤基础设施，但波长交换结构允许光层重叠。实现这些网络的主要元件包括光分插复用器、光交叉连接器和波长交换器。1.3 DFB 半导体激光器特性半导体激光器特性 1.3.1 DFB 激光光谱激光光谱 通常采用分布反馈式半导体激光器（Distributed feedback laser,DFB）作为光通信光源，外观如图 1-1。它具有波长线宽窄、容易调制、成本低以及体积小等许多优点。图1-1 DFB 半导体激光器外观 DFB 通常具有如图 1-2 所示的光谱结构。其内置的光