光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)分(fen)為有源器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)和(he)無(wu)(wu)源器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)。光(guang)(guang)(guang)有源器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)是(shi)光(guang)(guang)(guang)通信系統(tong)(tong)中(zhong)將電信號(hao)(hao)轉(zhuan)換(huan)(huan)成(cheng)(cheng)光(guang)(guang)(guang)信號(hao)(hao)或(huo)將光(guang)(guang)(guang)信號(hao)(hao)轉(zhuan)換(huan)(huan)成(cheng)(cheng)電信號(hao)(hao)的關鍵(jian)器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian),是(shi)光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)輸系統(tong)(tong)的心(xin)臟,主要包(bao)括半導體(ti)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二極管(LED)、激光(guang)(guang)(guang)二極管(LD)、光(guang)(guang)(guang)電二極管(PIN)、雪崩光(guang)(guang)(guang)電二極管(APD)、摻鉺(er)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)放(fang)大(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)(EDFA)、拉曼光(guang)(guang)(guang)放(fang)大(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)及調制器(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)。光(guang)(guang)(guang)無(wu)(wu)源器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)是(shi)光(guang)(guang)(guang)通信系統(tong)(tong)中(zhong)需要消(xiao)耗一定能量、但沒有光(guang)(guang)(guang)電或(huo)電光(guang)(guang)(guang)轉(zhuan)換(huan)(huan)的器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian),是(shi)光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)輸系統(tong)(tong)的關鍵(jian)節(jie)點,主要包(bao)括光(guang)(guang)(guang)纖(xian)連接器(qi)(qi)(qi)(qi)、耦(ou)合器(qi)(qi)(qi)(qi)、波分(fen)復用器(qi)(qi)(qi)(qi)、光(guang)(guang)(guang)開關、光(guang)(guang)(guang)衰減器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)光(guang)(guang)(guang)隔離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)。
光(guang)器(qi)(qi)件(jian)(jian)是(shi)光(guang)纖通信系統的(de)基礎(chu)元件(jian)(jian),發(fa)達(da)國(guo)(guo)家(jia)(jia)在(zai)1975年后逐步(bu)(bu)形(xing)成(cheng)光(guang)器(qi)(qi)件(jian)(jian)產(chan)業。中國(guo)(guo)光(guang)器(qi)(qi)件(jian)(jian)產(chan)業的(de)形(xing)成(cheng)比國(guo)(guo)外約晚(wan)5年。中國(guo)(guo)在(zai)光(guang)器(qi)(qi)件(jian)(jian)領域(yu)的(de)研(yan)究和(he)生產(chan)起(qi)步(bu)(bu)不(bu)算晚(wan),無論是(shi)有源器(qi)(qi)件(jian)(jian),還是(shi)無源器(qi)(qi)件(jian)(jian),都滿足了國(guo)(guo)家(jia)(jia)光(guang)纖通信發(fa)展初期(qi)科研(yan)和(he)工程的(de)需要。但隨(sui)著時間推(tui)移,由于相關工業基礎(chu)薄弱、科研(yan)投入(ru)不(bu)夠及體制(zhi)和(he)機(ji)制(zhi)等方面的(de)原因,中國(guo)(guo)光(guang)器(qi)(qi)件(jian)(jian)在(zai)核心技術和(he)高(gao)端產(chan)品方面與國(guo)(guo)際先進(jin)水平的(de)差距愈顯突出。
光有(you)源(yuan)器件發展史(shi)
中(zhong)國(guo)(guo)光有源器(qi)件的(de)研究(jiu)始于(yu)20世紀(ji)70 年(nian)代。當時(shi)西方國(guo)(guo)家(jia)根(gen)據所謂(wei)“巴統”規(gui)定,對(dui)中(zhong)國(guo)(guo)進行高(gao)新技術的(de)封鎖和(he)禁(jin)運,于(yu)是,中(zhong)國(guo)(guo)科學院半導體研究(jiu)所、武漢郵電科學研究(jiu)院、中(zhong)國(guo)(guo)電子科技集團第44研究(jiu)所、第13研究(jiu)所,自力更生,研制(zhi)了波長為850 nm的(de)短波長激(ji)光器(qi)。此(ci)后,這些單位又(you)開(kai)發(fa)了波長為1310和(he)1550 nm的(de)長波長激(ji)光器(qi),滿足(zu)了中(zhong)國(guo)(guo)光通信起步(bu)階段的(de)需要。
1993 年之前,中(zhong)國(guo)(guo)光通信所(suo)需的光有(you)源器件(jian),基本上(shang)由國(guo)(guo)內生(sheng)產商(shang)提供,以致西(xi)方(fang)國(guo)(guo)家認識到在有(you)源器件(jian)等方(fang)面(mian)再用“巴(ba)統(tong)”規(gui)定(ding),對中(zhong)國(guo)(guo)進行技術封鎖和(he)禁運,反而會失(shi)去中(zhong)國(guo)(guo)的巨大市(shi)(shi)場(chang),得不償失(shi),于(yu)是(shi)只得宣告“巴(ba)統(tong)”規(gui)定(ding)失(shi)效,國(guo)(guo)外(wai)的光有(you)源器件(jian)開(kai)始大量(liang)涌入中(zhong)國(guo)(guo)市(shi)(shi)場(chang)。
隨著光通信技(ji)術的(de)迅(xun)速發展,對光有(you)源器件(jian)的(de)技(ji)術要求愈來愈高。雖然中國有(you)關單位做出很大(da)努力(li),跟蹤(zong)世界潮(chao)流(liu),取得了量子(zi)阱半導體材料與器件(jian)技(ji)術的(de)突破,分布反饋(DFB)半導體激光器等先進器件(jian)的(de)實驗(yan)室水(shui)平(ping)也有(you)很大(da)提(ti)高,但由于(yu)投(tou)入的(de)人力(li)和物力(li)遠(yuan)遠(yuan)不足,與國際先進水(shui)平(ping)的(de)差距日顯拉大(da)。
目(mu)前,中國(guo)只有(you)少(shao)數幾家單位能自主生產激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)和(he)探測器(qi)管(guan)芯(xin),而且僅限(xian)于(yu)10 Gbit/s以下(xia)速率(lv)的管(guan)芯(xin)。中國(guo)光(guang)(guang)(guang)通(tong)信設(she)備和(he)系(xi)統(tong)所需的高速率(lv)管(guan)芯(xin)、單元器(qi)件及摻鉺(er)(er)光(guang)(guang)(guang)纖均需要(yao)進(jin)口(kou),有(you)源器(qi)件公(gong)司(si)大都購買(mai)(mai)國(guo)外(wai)管(guan)芯(xin)做(zuo)器(qi)件、購買(mai)(mai)國(guo)外(wai)的器(qi)件做(zuo)模(mo)(mo)塊(kuai)、購買(mai)(mai)國(guo)外(wai)的摻鉺(er)(er)光(guang)(guang)(guang)纖做(zuo)放大器(qi)組裝,光(guang)(guang)(guang)通(tong)信設(she)備公(gong)司(si)購買(mai)(mai)國(guo)外(wai)的模(mo)(mo)塊(kuai)做(zuo)系(xi)統(tong)。
光無源器件的發展歷史
中國開(kai)展光(guang)(guang)無源器件(jian)的(de)研究(jiu),是(shi)從20世紀(ji)70年代(dai)后(hou)期隨著(zhu)光(guang)(guang)纖(xian)技(ji)術(shu)的(de)出(chu)現(xian)而開(kai)始的(de)。當(dang)(dang)時光(guang)(guang)纖(xian)的(de)連接是(shi)光(guang)(guang)纖(xian)通(tong)信必須解決(jue)(jue)的(de)6大(da)(da)問題之一,此外還要(yao)解決(jue)(jue)分路、開(kai)關(guan)及波長(chang)復用等(deng)問題。于是(shi),中國電子(zi)科(ke)(ke)技(ji)集團第(di)23研究(jiu)所(suo)、武漢郵電科(ke)(ke)學研究(jiu)院固體器件(jian)研究(jiu)所(suo)(現(xian)武漢光(guang)(guang)訊科(ke)(ke)技(ji)股份有(you)限公司)和(he)(he)中國電子(zi)科(ke)(ke)技(ji)集團第(di)34研究(jiu)所(suo)等(deng)單位,白手起家,致力(li)于全光(guang)(guang)纖(xian)結構和(he)(he)微光(guang)(guang)學分立元件(jian)組(zu)合型的(de)研究(jiu),開(kai)發了多(duo)模光(guang)(guang)纖(xian)連接器、拼接型和(he)(he)熔融拉錐型的(de)光(guang)(guang)耦合器和(he)(he)機械式光(guang)(guang)開(kai)關(guan)等(deng)產(chan)品,滿足(zu)了當(dang)(dang)時短波長(chang)和(he)(he)長(chang)波長(chang)多(duo)模光(guang)(guang)纖(xian)通(tong)信研究(jiu)的(de)需求。此后(hou),光(guang)(guang)通(tong)信進入(ru)單模長(chang)波長(chang)階段并開(kai)始大(da)(da)量應用,對(dui)光(guang)(guang)無源器件(jian)不僅技(ji)術(shu)上(shang)的(de)要(yao)求更高,而且在數(shu)量上(shang)也與日俱增,迫(po)切要(yao)求產(chan)業(ye)化。
在光(guang)(guang)連(lian)(lian)(lian)接器(qi)方面首先引進了(le)(le)光(guang)(guang)學定心切削加工(gong)的(de)(de)APT 連(lian)(lian)(lian)接器(qi)生(sheng)(sheng)產線,滿(man)足(zu)了(le)(le)國內單模光(guang)(guang)通信(xin)發展(zhan)初期(qi)的(de)(de)需求。此(ci)后(hou)隨著陶瓷套管(guan)大(da)(da)批量生(sheng)(sheng)產技術的(de)(de)成功,光(guang)(guang)連(lian)(lian)(lian)接器(qi)的(de)(de)質量有(you)了(le)(le)進一步(bu)的(de)(de)提(ti)高,而且(qie)易于裝配,于是(shi)出(chu)現眾多組裝散件(jian)生(sheng)(sheng)產連(lian)(lian)(lian)接器(qi)的(de)(de)公司(si)。在光(guang)(guang)纖耦(ou)合器(qi)方面,引進了(le)(le)由微機控制的(de)(de)熔融拉錐設備,使耦(ou)合器(qi)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產變(bian)得十分簡單;更為可喜的(de)(de)是(shi),通過理(li)論研究(jiu)和(he)實踐探(tan)索,同一臺(tai)設備上(shang)可以(yi)生(sheng)(sheng)產出(chu)各(ge)種寬帶耦(ou)合器(qi)和(he)雙波長的(de)(de)波分復用(yong)器(qi),產品性能優良,于是(shi)形成了(le)(le)光(guang)(guang)耦(ou)合器(qi)的(de)(de)產業。當前(qian),中國光(guang)(guang)通信(xin)系統中所(suo)用(yong)的(de)(de)光(guang)(guang)連(lian)(lian)(lian)接器(qi)和(he)光(guang)(guang)耦(ou)合器(qi)絕(jue)大(da)(da)部(bu)分都是(shi)國產的(de)(de)。