光电器件研究进展和发展趋势
光电信息科学与工程的研究进展与应用前景
光电信息科学与工程的研究进展与应用前景在当今科技飞速发展的时代，光电信息科学与工程作为一门融合了光学、电子学、信息学等多学科知识的前沿领域，正以惊人的速度不断取得新的研究进展，并展现出广阔的应用前景。
光电信息科学与工程是研究光与电相互作用、光的产生、传输、检测、处理与显示等方面的科学与技术。
它涵盖了从基础理论研究到实际应用开发的广泛领域，对推动现代信息技术的进步发挥着至关重要的作用。
在研究进展方面，新型光电材料的研发是一个重要的方向。
例如，量子点材料由于其独特的光学和电学性质，在发光二极管、太阳能电池等领域展现出巨大的潜力。
研究人员通过不断优化量子点的制备工艺和性能，使其发光效率更高、颜色更纯、稳定性更好。
此外，二维材料如石墨烯、二硫化钼等也因其优异的电学和光学特性而受到广泛关注。
这些新型材料为光电器件的性能提升提供了新的可能。
在光电器件方面，微型化和集成化是当前的发展趋势。
随着半导体工艺的不断进步，光电器件的尺寸越来越小，集成度越来越高。
例如，微型化的激光二极管和探测器在光通信、生物医学检测等领域得到了广泛应用。
同时，光电集成芯片的研究也取得了重要突破，将光源、探测器、光波导等元件集成在一个芯片上，大大提高了系统的性能和可靠性，降低了成本。
在光电检测技术方面，高精度、高灵敏度的检测方法不断涌现。
例如，基于光谱分析的检测技术能够对物质的成分和结构进行快速、准确的分析，在环境监测、食品安全检测等领域发挥着重要作用。
此外，单光子检测技术的发展使得对极微弱光信号的检测成为可能，为量子通信、深空探测等领域提供了关键技术支持。
在光通信领域，光电信息科学与工程的研究进展推动了通信速度和容量的不断提升。
密集波分复用技术的应用使得一根光纤能够同时传输多个波长的光信号，大大增加了通信容量。
同时，高速光调制器和探测器的研发使得光通信的速率达到了每秒数百吉比特甚至更高。
此外，新型的光通信网络架构如软件定义光网络、弹性光网络等也在不断探索和发展中，以适应日益增长的通信需求。
光电材料技术的发展现状与未来趋势分析
光电材料技术的发展现状与未来趋势分析近年来，光电材料技术的进步在科技领域引起了广泛的关注。
光电材料技术作为一项关键技术，涉及到光电转换原理、光电器件制备和应用等多个方面。
本文将对光电材料技术的发展现状和未来趋势进行探讨。
一、光电材料的种类和特性光电材料是指在光照射下能够产生电能或将电能转化为光能的材料。
目前广泛应用的光电材料主要包括光伏材料、光传感材料和光调制材料。
光伏材料是指用于太阳能光伏发电的材料，其特点是能够将光能转化为电能。
硅晶体是目前最主要的光伏材料，具有良好的光电转换效率和稳定性。
此外，砷化镓、硒化铜等化合物半导体材料也被广泛应用于光伏发电领域，具有更高的光电转换效率。
光传感材料是指能够将光信号转化为电信号的材料，常用于光电探测器和传感器中。
硅光电二极管是最常见的光传感材料，其响应速度快、灵敏度高。
此外，铟锡化合物、硒化镉等材料也具有较好的光电性能，被广泛应用于光传感领域。
光调制材料是指能够调制光信号的材料，常用于光通信和光存储器件中。
液晶是最典型的光调制材料，通过控制液晶分子的排列来达到调制光的效果。
聚合物材料也被广泛应用于光调制领域，具有较高的调制速度和稳定性。
二、光电材料技术的发展现状随着科学技术的快速发展，光电材料技术在多个领域取得了显著的进展。
在光伏领域，硅光伏材料依然是主导地位，但是新型光伏材料也正在不断涌现。
例如，钙钛矿太阳能电池在转换效率方面具有巨大潜力，并且制备工艺相对简单。
此外，有机太阳能电池、柔性太阳能电池等也成为了研究热点。
在光传感领域，光电传感器的性能也得到了长足的改善。
传统的硅光电二极管已经实现了高速响应和高灵敏度。
同时，新型光电材料的开发也带来了更高的灵敏度和更广泛的应用领域。
例如，纳米材料和量子点材料具有利于增强光电传感器性能的特殊光电性质，逐渐成为研究热点。
在光调制领域，液晶材料的应用已经非常成熟。
新型的有机光调制材料和光致变色材料正引起越来越多的关注。
光电器件研究进展和发展趋势
光电器件研究进展和发展趋势原荣信息产业部电子第三十四研究所研究员摘要：建设光纤接入网和DWDM系统离不开各种光学材料和器件，诸如光纤和光缆、连接器和耦合器、光发射/接收器、光波分复用/解复用器、光滤波器、光放大器、光开关以及光分插复用器等。
本文就光纤通信系统用到的光电器件的研究进展和发展趋势作一个简要介绍。
一、光有源器件1.1 可调谐激光器可调谐激光器是实现宽带测试、WDM和光纤放大器泵浦的最重要的器件,近年制成的单频激光器都用多量子阱(MQW)结构、分布反馈(DFB)式或分布布喇格反射(DBR)式结构,有些能在80nm范围内调谐。
在半导体激光器后面加上一个光纤布喇格光栅,可使波长稳定,如美国E-TEK研制的980nm泵浦激光器,输出光功率达220mW,又如法国alcatel Optronics公司研制的1480nm泵浦激光器,不但在半导体激光器后面加了一个光纤布喇格光栅,而且尾纤采用保偏光纤,既使波长稳定,又使功率也稳定。
美国MPB公司推出的EBS-4022宽带光源,其输出功率达22dBm,在C波段40nm的带宽上,其平坦度≤1dB。
美国Santec公司推出的TSL-220可调谐激光器,为保证pm数量级的波长精度,内置一个波长监测器；为去除ASE啐噪声,还内置一个可调谐滤波器,可调谐范围竟达80nm。
1.2光放大器目前广泛使用的是光纤放大器,它有掺铒和掺氟2种,其单泵浦的增益典型值为17dB,双泵浦的增益典型值为35dB,噪声系数一般为5~7dB,带宽为30nm,在带宽内的增益偏差为1dB。
在氟基光纤上掺镨就可制作出掺镨光纤放大器（PDFFA）,可应用于工作在 1.3mm波段上的G.652光纤。
半导体激光放大器（SLA）芯片具有高达30～35dB的增益,除输入和输出端存在总共8～10dB 的耦合损耗外,还有22～25dB的增益,另外行波半导体激光器具有很宽的带宽,可以对窄至几个ps的超窄光脉冲进行放大。
有机光电材料研究进展与发展趋势
Frontier Science8有机光电材料研究进展与发展趋势◆邱勇(清华大学，北京100084）摘要：本文综述了有机光电材料的研究进展，及其在有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳电池、有机传感器和有机存储器等领域的应用；介绍了清华大学在有机发光技术方面取得的进展。
关键词：有机光电材料，有机发光二极管，有机场效应晶体管，有机太阳电池中图分类号：O62; O484 文献标识码：A0 前言有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。
有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。
与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。
此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能，能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。
有机光电材料与器件的发展也带动了有机光电子学的发展。
有机光电子学是跨化学、信息、材料、物理的一门新型的交叉学科。
材料化学在有机电子学的发展中扮演着一个至关重要的角色，而有机电子学未来面临的一系列挑战也都有待材料化学研究者们去攻克。
1 有机发光二极管有机电致发光的研究工作始于20纪60年代[1]，但直到1987年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管（O LE D）[2]。
这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。
与传统的发光和显示技术相比较，OLED 具有驱动电压低、体积小、重量轻、材料种类丰富等优点，而且容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。
近年来，OLED 技术飞速发展。
2001 年，索尼公司研制成功13英寸全彩OLED 显示器，证明了OLED 可以用于大型平板显示；2002 年，日本三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动OLED 显示的数码相机，标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步；2007 年，日本索尼公司推出了11英寸的OLED 彩色电视机，率先实现OLED 在中大尺寸、特别是在电视领域的应用收稿日期：2010-7-2 修订日期：2010-8-25作者简介：邱勇（1964-），男，清华大学教授、博士生导师，清华大学党委常委、副校长，“国家杰出青年科学基金”获得者，长江学者特聘教授，有机光电子与分子工程教育部重点实验室主任，国家“十一五”863“新型平板显示技术”重大项目总体专家组组长。
基于新型材料的光电子器件研究和应用
基于新型材料的光电子器件研究和应用一、引言在当今快速发展的科学技术时代，光电子技术不断地得到了进步和发展。
新型材料的光电子器件因其独特的结构与性能在光电子领域得到了广泛的应用。
本文将介绍新型材料的光电子器件及其研究进展，并探讨其在应用方面的前景和发展方向。
二、新型材料的光电子器件1、太赫兹波探测器在实验室中，太赫兹波探测器主要用于传输信息和非破坏性检测。
太赫兹波可穿透许多材料，因此可以用于检测纸张、塑料袋和玻璃等材料的密度和粗糙度。
目前，太赫兹波发生器的制造成本较高，需要使用特殊的材料。
新型材料的光电子器件可以解决这个问题，因为它可以使用常见材料制造太赫兹波探测器。
例如，一种基于银纳米线和铜氧化物薄膜制造的太赫兹波探测器已经被成功地制造出来。
2、有机薄膜光电晶体管有机薄膜光电晶体管是具有高电子迁移率和高电子亲和力的有机半导体材料制成的。
与普通的有机薄膜晶体管相比，有机薄膜光电晶体管具有更好的电子迁移率和光电转换效率。
有机薄膜光电晶体管的应用领域非常广泛，例如光传感器、液晶显示器和柔性光学电子等。
3、纳米晶体管纳米晶体管是由纳米材料制成的晶体管。
与传统的晶体管相比，纳米晶体管具有更快的开关速度和更好的电子传递效率。
纳米晶体管可以用于制造高性能的光电子器件，例如太赫兹波探测器和光电发光器。
4、碳纳米管碳纳米管是由碳原子构成的纳米材料。
碳纳米管具有良好的机械性能和导电性能。
它们可以用于制造高性能的光电子器件，例如太赫兹波探测器和传感器。
三、新型材料的光电子器件的研究进展在过去的几年里，许多研究人员已经开始研究新型材料的光电子器件，并取得了一些令人瞩目的进展。
例如，一种基于银纳米线和氧化铜薄膜制造的具有高灵敏度的太赫兹波探测器已经被成功地研究出来。
此外，还有一种基于碳纳米管的光电子器件已经被成功地应用于太赫兹波探测器和传感器中。
此外，许多研究人员还开始研究新型的有机半导体材料，并成功地制造了高效的有机光电器件。
新型光电器件技术的发展和应用
新型光电器件技术的发展和应用随着科技的不断进步，光电器件技术在各个领域得到了广泛的应用。
本文将主要探讨新型光电器件技术的发展趋势以及在实际应用中的表现。
一. 光电器件技术的发展1. 概述光电器件技术，简单来说就是利用光电效应和半导体材料制成各种器件，如激光器、光电二极管、光电导、光能电池等。
而新型光电器件技术，则是指基于钙钛矿材料、有机发光材料等新型材料的器件技术。
这些材料与传统的硅等半导体有很大的不同。
2. 新型材料的优势首先，这些新型材料具有优异的光电性能。
例如钙钛矿材料在太阳能电池中的效率已经接近32%，比传统的硅材料高出许多。
其次，新型材料的制备过程相对简单，成本也更低廉。
在生产上能够实现规模化生产，这为新型光电器件的应用提供了很大的优势。
3. 发展趋势随着人们对节能环保的意识不断增强，新型光电器件技术将得到越来越广泛的应用。
例如，新型太阳能电池可以为家庭和工业提供清洁、可再生的能源，成为人类减少碳排放的一种途径。
二. 新型光电器件技术的应用1. 新型太阳能电池作为能源危机的一种解决方式，太阳能发电已经得到了越来越广泛的应用。
新型太阳能电池的优异性能使得它在未来的发展前景非常广阔。
国内的许多企业也开始涉足太阳能电池的领域。
通过不断的技术创新和实践，许多企业在太阳能电池的领域取得了新的突破。
2. 激光加工激光是一种高能量密度的光束，具有极高的准直性和单色性。
在现代工业中，激光已经成为一种非常重要的切割和焊接工具。
新型光电器件技术的发展也带来了新的激光加工方式，例如钙钛矿激光器、有机半导体激光器等。
这些新型激光器具有更高的功率和更高的效率，使得激光加工的精度和速度都有了很大的提高。
3. 量子通讯量子物理学是目前最为前沿的研究领域之一。
量子通讯则是利用量子力学的原理，实现更加安全和可靠的信息传输。
而新型光电器件技术的发展也为量子通讯提供了新的材料和器件。
例如，基于有机半导体材料的单光子发射二极管等器件，可以为量子通讯提供更加稳定和可靠的光子源。
光电材料与光电器件的研究进展
光电材料与光电器件的研究进展光电材料和光电器件是近年来备受关注的领域之一，有着广泛的应用前景和发展空间。
本文将介绍光电材料和光电器件的基本概念、研究进展以及未来发展趋势。
一、光电材料的基础知识光电材料是指在光的作用下会发生电子跃迁并导致电子输运的材料，光电效应是其基本物理现象。
光电材料具有光储能、光转换、电光效应、光电导等性质，由于这些特性，使得光电材料在信息处理、能源领域、太阳能电池等方面有着广泛的应用。
二、光电材料的研究进展光电材料的研究在材料科学、物理学、光学、电子学等方面都有涉及。
随着人们对可持续发展的需求日益增加，光电材料的应用越来越广泛。
以下是光电材料的一些研究进展：1. 有机太阳能电池有机太阳能电池是一种新型太阳能电池，其光电转换效率高、成本低、可制备性强等特点，已成为太阳能电池领域的热点研究方向。
有机太阳能电池的关键在于它的材料性能，有机材料合成和工艺对太阳能电池的性能具有至关重要的影响。
2. 光电触发材料光电触发材料是指在光的作用下电性能发生变化的材料，这种材料可用于电器自动化控制、传感器、体积微小的电子设备等领域。
近年来，光电触发材料研究不断深入，取得了一系列的进展。
3. 纳米光电材料纳米光电材料是指材料直径在1~100纳米的材料。
由于其表面积大，表面能高，它们的化学、物理、光学性质都与宏观材料有很大不同。
因此，纳米光电材料不仅有着独特的光电性能，而且还具有超导、催化、传感等许多应用潜力。
近年来，随着纳米技术的发展，纳米光电材料相关的研究也逐渐成为光电材料的热点研究领域。
三、光电器件的基础知识光电器件是指利用光电材料的物理和化学性质发出或接受光信号的电子器件。
与传统电子器件相比，光电器件具有更高的速度、更小的尺度、更低的功耗、更低的噪声等优势。
以下是一些常见的光电器件：1. 光电二极管光电二极管是最常见的光电器件，也是一种光电转换器。
它利用PN结的内置电场将光子能量转换为电子能量。
光电信息科学与工程中的光学器件研究进展
光电信息科学与工程中的光学器件研究进展光电信息科学与工程是一个跨学科领域，涉及光学、电子学和信息处理等多个学科，其中光学器件在该领域中起着至关重要的作用。
本文将对光电信息科学与工程领域中光学器件的研究进展进行探讨。
一、概述光学器件是指利用光学原理和光学材料设计、制造和应用的各类光学元件。
随着科学技术的发展，光学器件的种类和性能不断提升。
其中，光电信息科学与工程领域中的光学器件主要包括激光器、光纤、光开关、光调制器等。
二、激光器激光器是一种将能量转化为激光输出的光学器件。
目前，光电信息科学与工程领域中的激光器已经广泛应用于通信、医疗、材料加工等方面。
在激光器的研究中，研究人员通过改变激光器的结构和材料，提高其输出功率、效率和稳定性。
三、光纤光纤是一种能够通过光信号进行信息传输的光学器件。
在光电信息科学与工程领域中，光纤被广泛应用于通信、传感和光学成像等领域。
近年来，研究人员通过改进光纤的制备工艺和材料，提高了光纤的传输效率和带宽，拓展了其应用范围。
四、光开关光开关是一种利用光信号进行开关控制的光学器件。
在光电信息科学与工程领域中，光开关被广泛应用于光通信、光计算和光存储等领域。
研究人员通过设计新型的光开关结构和采用新材料，提高了其开关速度和性能，为光通信和光计算等领域的发展提供了新的可能性。
五、光调制器光调制器是一种可以调控光信号强度或相位的光学器件。
在光电信息科学与工程领域中，光调制器被广泛应用于光通信、光学信号处理和光学成像等方面。
研究人员通过改进光调制器的设计和制备工艺，提高了其调制速度和效率，为光学通信和光学成像等领域的应用提供了更好的解决方案。
六、未来发展趋势随着科技的不断进步，光电信息科学与工程领域中光学器件的研究将呈现出以下几个发展趋势：1. 微纳结构：研究人员将会研发出更小尺寸、更高集成度的微纳结构光学器件，以满足微型化设备的需求。
2. 材料改进：研究人员将致力于研究新的光学材料，以提高光学器件的性能和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光电器件研究进展和发展趋势原荣信息产业部电子第三十四研究所研究员摘要：建设光纤接入网和DWDM系统离不开各种光学材料和器件，诸如光纤和光缆、连接器和耦合器、光发射/接收器、光波分复用/解复用器、光滤波器、光放大器、光开关以及光分插复用器等。
本文就光纤通信系统用到的光电器件的研究进展和发展趋势作一个简要介绍。
一、光有源器件1.1 可调谐激光器可调谐激光器是实现宽带测试、WDM和光纤放大器泵浦的最重要的器件,近年制成的单频激光器都用多量子阱(MQW)结构、分布反馈(DFB)式或分布布喇格反射(DBR)式结构,有些能在80nm范围内调谐。
在半导体激光器后面加上一个光纤布喇格光栅,可使波长稳定,如美国E-TEK研制的980nm泵浦激光器,输出光功率达220mW,又如法国alcatel Optronics公司研制的1480nm泵浦激光器,不但在半导体激光器后面加了一个光纤布喇格光栅,而且尾纤采用保偏光纤,既使波长稳定,又使功率也稳定。
美国MPB公司推出的EBS-4022宽带光源,其输出功率达22dBm,在C波段40nm的带宽上,其平坦度≤1dB。
美国Santec公司推出的TSL-220可调谐激光器,为保证pm数量级的波长精度,内置一个波长监测器；为去除ASE啐噪声,还内置一个可调谐滤波器,可调谐范围竟达80nm。
1.2光放大器目前广泛使用的是光纤放大器,它有掺铒和掺氟2种,其单泵浦的增益典型值为17dB,双泵浦的增益典型值为35dB,噪声系数一般为5~7dB,带宽为30nm,在带宽内的增益偏差为1dB。
在氟基光纤上掺镨就可制作出掺镨光纤放大器（PDFFA）,可应用于工作在 1.3mm波段上的G.652光纤。
半导体激光放大器（SLA）芯片具有高达30～35dB的增益,除输入和输出端存在总共8～10dB 的耦合损耗外,还有22～25dB的增益,另外行波半导体激光器具有很宽的带宽,可以对窄至几个ps的超窄光脉冲进行放大。
SLA的另一个重要优点是它可与光发射机和接收机一起被单片集成在一起。
欧洲ACTS KEOPS计划资助的全光分组交换系统采用的全光分组交换节点,在输入输出接口、光交换矩阵中都使用了半导体光放大器,在ns量级范围内实现了光门电路波长选择和波长转换器件的功能。
1.2.3 光纤喇曼放大器当强激光通过光纤时,将产生受激喇曼散射(SRS)。
光纤喇曼放大器（FRA）就是利用强泵浦光束通过光纤传输产生的受激喇曼散射。
光纤喇曼放大器可覆盖的光谱范围宽,比泵浦光波长大约长100nm的波长区均可获得最大的增益,目前增益带宽已达132nm。
这样通过选择泵浦光波长,就可实现任意波长的光放大,所以喇曼放大器是目前唯一能实现1290~1660nm光谱放大的器件。
另外,它适用于任何种类的光纤。
光纤喇曼放大器由于其自身固有的全波段可放大的特性和可利用传输光纤做在线放大的优点,1999年已成功地应用于DWDM系统中。
使用分布光纤喇曼放大器,可以增大传输距离,提高传输比特率,另外还允许通过加密信道间隔,提高光纤传输的复用程度和传输容量。
传输跨距的延伸,有时可免除在两地之间安装昂贵的3R中继器,特别是在大陆和海岛、海岛和海岛间的海缆通信中,具有特别的意义。
富士通在211×10Gb/s的DWDM系统中,使无中继传输距离从50km增加到80km,使系统传输距离达到7200km。
朗讯和阿尔卡特也有类似的实验。
阿尔卡特报道已将32×40Gb/s的无中继DWDM系统的传输距离延伸到250km。
1.3 光纤激光器1.3.1 掺铒光纤激光器利用光纤成栅技术把掺铒光纤相隔一定长度的两处写入光栅,两光栅之间相当于谐振腔,用980nm或1480nm泵浦激光激发,铒离子就会产生增益放大。
由于光栅的选频作用,谐振腔只能反馈某一特定波长的光,输出单频激光,再经过光隔离器即能输出线宽窄、功率高和噪声低的激光。
光纤激光器的优点是,输出激光的稳定性及光谱纯度都比半导体激光器的好,与半导体激光器相比,光纤激光器具有较高的光功率输出,较低的阈值和相对强度噪声(RIN),极窄的线宽,以及较宽的调谐范围,并且与光纤直接对接,耦合效率高。
光纤激光器的输出功率可达10mW以上,其RIN为发射噪声极限。
光纤激光器的线宽可做到小于2.5kHz,显然优于线宽10MHz的分布反馈激光器。
WDM传输系统一个很重要的参量就是可调谐性,光纤激光器不但很容易实现调谐,而且调谐范围可达50nm,远大于半导体激光器(1-2nm)。
1.3.2 光纤光栅分布反馈式(DFB)激光器除全光纤激光器外,若把光纤布拉格光栅作为半导体激光二极管的外腔反射镜,就可以制出性能优异的光纤光栅DFB激光器。
这种激光器不仅输出激光的线宽窄,易与光纤耦合,而且通过对光栅加以纵向拉伸力或改变LD的调制频率就能控制输出激光的频率和模式。
光纤光栅DFB激光器,其线宽小于15kHz,甚至可达1kHz,边模抑制比大于30dB,当用1.2Gb/s的信号调制时,啁啾小于0.5MHz,信噪比高达60dB。
光纤光栅外腔不仅提供受限的富里叶变换光窄脉冲,而且,因为外腔的长度与波长有关,所以也可以改变光纤光栅外腔的长度,实现波长调谐。
改变半导体激光器的电信号调制频率,也可以改变光纤光栅激光器的波长,实验表明,当调制频率从440.5MHz变化到444.5MHz时,波长也从1523.5nm变化到1509.0nm,调谐范围达14.5nm。
对于波分复用应用,不同的激光器调制频率是固定的,为了改变波长,不同激光器的外腔要选择不同长度的光纤光栅。
IONAS A/S公司、美国Optigain公司和SDL公司已有产品出售。
二、光交换器件光交换器件是SDH网络的保护切换、光传送网中光交叉连接(OXC)和光分插复用(OADM)所必需的关键器件,也是多路光监控系统及光传感多点监测系统的重要器件。
对光开关的要求是,一方面必须在插入损耗、隔离度、消光比、偏振敏感性、开关时间、开关规模和开关尺寸等方面具有良好的性能,另一方面必须能够集成为大规模的开关矩阵,以适应现代网络的要求。
近几年,半导体光逻辑门、热光开关、机械光开关、液晶光开关和微机械光开关等光开关技术和集成化方面都取得了很大的突破。
机械光开关在插入损耗、隔离度、消光比和偏振敏感性方面具有良好的性能,但开关时间较长（几十毫秒到毫秒量级）,开关尺寸较大,而且不易集成。
而波导开关,开关时间短（毫秒到亚毫秒量级）,体积非常小,而且易于大规模集成,但其插入损耗、隔离度、消光比和偏振敏感性指标都比较差。
微机械光开关具有机械光开关和波导光开关的优点,却克服了它们所固有的缺点,因为它采用了机械光开关的原理,但又能象波导开关那样,集成在单片硅基底上。
主要开发商有美国Lucent、德克萨斯仪表公司和康宁等公司。
微机械光开关的工作原理如下：互相准直的输入和输出光纤间插入一个可以旋转的杠杆,杆的一端有一个镀金的镜子,镜端就安装在对准的输入和输出光纤之间的间隙中,该间隙相当小,大约为人的头发丝的十分之一。
当镜子处于二根光纤的中心下方时,光开关允许光信号从输入光纤的纤芯传输到输出光纤的纤芯,开关呈接通状态；当电压加到光开关时,静电力将与旋转杆相连的板推下,旋转杆升起,使反射镜子处于二根光纤之间,将输入光反射掉,不让其进入输出光纤,光开关呈断开状态。
美国LIGHTech Fiberpoptics公司研制出LT200系列光开关,这是一种扁形的1?单模光开关模块,可安装在印刷电路板上。
安捷伦科技公司已能提供16×16和32×32液晶光开关器件。
美国Corning公司研制出了40个通道的液晶波长选择光开关,通道波长间隔为100GHz或200GHz,通道均匀性优于1dB。
该开关可应用于光的分插复用上。
日本NTT的研究人员利用二维阵列的液晶控制器实现了超过1000个输入通道的自由空间光交换实验系统。
另外日本NEC的研究人员采用5级开关矩阵实现了128路输入、128路输出的空分交换。
三、光无源器件3.1光连接器连接器是光纤通信系统使用最多的光无源器件。
鉴于目前通常使用的φ2.5mm陶瓷插针的FC、ST和SC型连接器体积较大,价格较贵,为适应光纤接入网的要求,国外已在开发新一代的光纤连接器。
这些连接器在结构上大体可分为四类,第一类是在φ2.5mm连接器的基础上加以改进,减小外形尺寸；第二类是光纤带状连接器；第三类是插头直径为φ1.25mm的小型连接器；第四类是无套管的光纤连接器。
3.2 光耦合器耦合器有树形和星形耦二种。
耦合器对线路的影响是附加插入损耗、反射和串扰。
制造耦合器的传统方法是采用熔融拉锥技术,近来有一种新的技术,它采用集成光学结构,即在扇形的输入和输出波导阵列之间插入一块聚焦平板波导区,即自由空间区,该区可用硅平面波导电路技术制成,它的作用是将输入光功率均匀地分配到每个输出端。
这种技术适合构成大规模的N×N星形耦合器。
3.3 波分复用/解复用器根据波长选择机理的不同,波分复用器件可以分为四种类型：角色散器件、薄膜滤波器件、光纤光栅器件和平板阵列波导光栅（AWG）器件。
目前比较常用的器件是角色散器件和介质薄膜滤波器件。
光纤光栅型器件因特性受环境温度变化影响,要想应用在实际中,还有待进一步改进。
最有发展前途的是第四种,因为它可与石英光纤高效耦合使步事业插入损耗很低,又适合低成本大规模集成,同时它也是作为核心器件构成OADM和OXC的关键器件,所以很有发展前途。
人们不但已制出各种各样的平板波导光栅波分复用解复用器件,而且有人已把光电探测二极管阵列也与它集成在一起,从而使体积进一步减小,可靠性进一步提高。
为了减小插入损耗,可在硅片上集成具有复用器或解复用器的发射机或接收机。
用光电集成电路(OEIC)技术,已做成多波长的单片集成发射机和接收机。
为了满足中短距离局域网和城域网WDM市场的需求,有的公司开发出了1.3mm或多模光纤的波分复用器件,如美国Wavesplitter公司和APA等公司。
为了减小体积,使WDM器件直接装在印制电路板上,APA公司还研制出了小型化的DWDM复用/解复用器件。
四、波长变换器件使用波长转换可扩大全光网络的规模,节约光纤和波长等资源、简化网络管理,并降低网络互联的复杂性。
波长转换的基理可以分为光电、光栅和波混合三种类型。
光栅基理器件有半导体光放大器交叉相位调制、非线性光环路反射镜和半导体光放大器交叉增益调制。
但是前两种只能提供有限的透明性,只有第三种才能提供完全的透明性。
五、光纤光栅型器件光纤光栅具有有效的选频特性,因此光纤光栅在频域中呈现出丰富的传输特性。
光纤光栅与光纤通信系统易于连接且耦合损耗小等优点,而使其成为光纤器件的研究热点。