Page 101 - 无线通信技术创新与应用

第二章 通信传输技术发展

流厂商正集中力量加快 CDCROADM 的研发进程，多项核心技术已经突破，实
现商用化指日可待。CDCROADM 之后，产业界希望全光交叉持续向全光网演
进，但由于光缓存以及实用化的快速光交换阵列难以实现，使得全光网的核心技

术光突发交换（OBS）和光分组交换（OPS）技术在中短期内难以突破。因此在
全光网真正到来前，近年来产业界针对中短期实用化，探索了两条发展路径，其
中一个趋势是波长交换粒度的灵活化与精细化。目前，波长交换已经实现了基于
50GHz 波长通道粒度的密集波分复用（DWDM）系统和基于大于 50GHz 波长通

道粒度的超通道（superchannel）的灵活粒度光交换。
（四）高速光电器件技术
光器件性能、设计水平和工艺是实现高性能光通信系统的必要保障，也是
整个光通信产业链的硬实力和基石。传统的光器件的不同功能必须采用不同的材

料来实现，由众多分立元件组成，生产环节多、大量依靠手工调试和校验、生产
效率低、价格昂贵。而光子集成技术，尤其是采用大规模半导体制造工艺（如
CMOS）的硅光集成技术，能一举突破器件成本、集成度和功耗的诸多瓶颈，开
始引领光器件技术的新一轮产业变革。

光子集成最初源于 20 世纪 90 年代初提出的 PIC（phonic integrated circuit）
技术，即采用三五族材料（如 InP）实现包括光源在内的所有光器件的单片集成，
并且已经实现了商用。然而基于三五族材料的集成光器件加工复杂、成本较高，
光通信产业急需一种集成度更高、加工成本更低的统一平台来实现未来的单片集

成和光电集成。受到硅在集成电路中广泛运用的启迪，业界从 20 世纪 80 年代开
始致力于利用硅材料实现光电子器件的功能，利用现有的CMOS工艺线进行加工，
实现光电器件的 Fabless（设计和生产分离）模式。
2004 年，美国 Intel 公司和美国康奈尔大学的研究人员分别在《自然》杂志

上报道了基于马赫—增德尔干涉仪结构和微环谐振腔结构的 GHz 高速硅光调制
器，开启了硅光研究的新纪元。2010 年，IBM 发布了史无前例的 40Gbit/s 的锗
波导型雪崩探测器，工作电压低至 1.5V，对于低功耗的接收端应用具有不可估
量的意义。硅光关键器件单点技术的陆续突破为下一步的大规模集成奠定了坚实

的基础。2015 年底，IBM 联合美国几所高校利用 45nmCMOS 工艺将 6000 万个
晶体管和 850 个光子器件集成在一个芯片上，达到了硅光集成领域的新高度。目
前，硅光技术已经基本成熟，并开始在光通信系统上商用，典型代表是美国创新

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