1、32. Reference beam 参考光33. Incident beam 入射光34. Diffracted beam 衍射光35. Bragg diffraction布拉格衍射36. diffraction grating衍射光栅37. K space K空间38. Reconstruction 重构39. Wavelength multiplexing波长复用40. Diffraction efficiency衍射效率41. Reflection efficiency反射效率42. Demultiplexers分离器43. Dense wavelength division mult
2、iplexing密集波分复用44. Collimating lens准直透镜45. Coupling lens 耦合棱镜46. DFB分布反馈（激光器）47. Single mode fiber单模光纤48. Optical communication光通信49. Broadband access networks宽带接入网50. Passive optical networks无源光网络51. EPON 以太网无源光网络52. GPON 吉比特无源光网络53. ATM （Asynchronous Transfer Mode）异步传输模式54. ONT 光网络终端55. ONU 光网络单元56
3、. FTTH光纤到户57. FTTB光纤到大楼58. FTTC光纤到路边59. Digital subscriber line数字用户线60. Hybrid fiber coaxial cable（ HFC） 光纤同轴电缆混合网61. Optical line terminal（0LT） 光线路终端62. Optical distribution network（ODN） 光分配网络63. PSTN公用交换电话网64. Data encryption standard（DES） 数据加密标准65. Advanced encryption standard（AES） 高级加密标准66. Hybr
4、id star-ring architecture混合星环结构67. Optical switch光开关68. EDFA掺铒光纤放大器69. Multi-point control protocol （MPCP） 多点控制协议70. Frequency spectrum 频谱71. CHAP（Challenge-Handshake Authentication Protocol）挑战握手协议72. Fiber Bragg grating sensor system光纤布拉格光栅传感系统73. SNR信噪比74. Microelectronics微电子75. Electro-fluidic mi
5、crosystem modeling 电流体微系统模型76. Downstream traffic 下行通道77. Upstream traffic 上行通道78. Frame relay 帧中继79. Physical layer 物理层80. VHDL硬件描述语言 81. Dynamic 动态的 82. Digtal kernel 数字内核83. Splitter 分路器84. Transparency 幻灯片85. Photopolymer 光敏聚合物86. Dispersion 色散87. Bit rate 比特率88. Symmetric 对此89. Asymmetric 不对此90
6、. Simultaneous simulation 实时仿真91. Mixed-signal 混合信号92. Multi-language simulation 多语言仿真93. Amplitude 振幅94. Value boundaries 价带95. Virtual test 虚拟测试96. System-on-chip design系统级芯片设计97. Sub-system 子系统98. Analog kernel模拟内核99. Scatter 散射100. Feedback 反馈Part TWO:量子阱激光器的阻抗特性摘要：基于一个简单速率方程的模型，我们得出量子阱激光器阻抗在阈值附
7、近的理论表达式。这些电子激光器特性是由载流子俘获/传输和载流子重新发射的纯的电参数决定的。高速In0.35Ga0.65As/GaAs多量子阱激光器的阻抗晶片上的测量结果显示和这个简单模型一致。我们提取有效载流子的逃离时间和寿命来估计有效载流子的俘获/传输时间。一 、介绍 为了解释传输、俘获和重新发射对量子阱激光器动态属性的影响，我们提出了几个模型。这些模型主要考虑了中央区域的自由载流子和在量子阱中受限制的相互作用，采用了有效载流子俘获时间cap和有效载流子逃离时间esc。为了达到量子阱激光器的最高速，这些时间常数的确定是在最佳操作环境下进行的值 Kan和Lau提出了量子阱激光器的另一种同等电路
8、，证明了电阻抗和capesc的值是有十分紧密联系的。我们最近演示了p区掺杂In0.35Ga0.65As/GaAs多量子阱激光器的阻抗和调制响应测量。这些装置的阻抗特性能被描述成一个偏转时间常数0的简单的RC电路，0解释了cap和空间充电电容Csc的混和影响。在这些高掺杂激光器中，以下条件能解释阻抗：1cap/esc1，2）eff/esc1，eff代表量子阱的有效载流子寿命。 在当前的工作中，基于三个速率公式的一个简单模型，差分二极管的电阻和量子阱激光器频率相关的阻抗。我们把模型预测值和阻抗实验值相比较，这个实验仪器是无掺杂In0.35Ga0.65As/GaAsMQW活动区的激光器，在以下条件：
9、1）充满的2）不再有效的。后者和p区活动层相比较，在未掺杂装置的频率相关阻抗和差分二极管的电阻上有明显区别。测量结果和理论值一致，表明阻抗测量能作为直接提取载流子俘获/传输参数的有效工具。二 、速率公式 不考虑在中央区域的电寄居和载流子复合，三个等式可以模拟量子阱激光器的动态表现。一个是腔光子密度S，一个是自由载流子数Nc，另一个是量子阱中的受限载流子数： ds/dt=S（G-1/p） dN/dt=-N（1/eff+1/esc）+ Nc/cap-SVqG （1） dNc/dt=I/q- dVc/dtCsc/q- Nc/cap+N/esc 在（1）中p代表光子寿命，是限制因子，G（N，S）是材料
10、增益，I是注入电流，Vc是加在中央的电压，Vq是量子阱是体积，q是电子电荷。材料增益用非线性耦合系数可以写成G（N，S）= G（N）（1+S）。空间充电电容的影响必须要考虑，为了合适地描述量子阱激光器的动态特性，在体激光器也一样。考虑载流子传输中央区和量子俘获过程，必须注意cap是有效俘获时间。三 、差分二极管的电阻 在（1）中的N0Nc0S0等的数据解答是由时间导数设为0而且在S01的情况下得到的 N0= I0eff/q 和Nc0= I0cap/q（1+eff/esc） （2）在阈值下 N0= N,th 和Nc0= （ I0+eff/escIth） cap/q （3）在阈值上 其中Ith=q
11、 N,th/eff ， N,th分别代表阈值电流和量子阱中的阈值载流子数。在高于阈值条件下，材料增益和阈值有很大关系，也和在量子阱中的载流子数N,th有很大关系。 差分二极管电阻的演算关键步骤是把中心载流子数和加在中央的电压Vc联系起来/不考虑电寄生，这个关系可以写成Ncevc/mvt 其中vt=kT/q（4） M，k，T分别是二极管理想因子，玻尔兹曼常数和绝对温度。差分二极管电阻Rd=dV c0/dI0是把（4）代入（2）和（3）得出来的，然后微分，得出 Rd（I0）=mvT/ I0 在I0 Ith（5） （5）预测了差分二极管电阻在阈值的一个下降Rd （I0 Ith，I0 Ith）eff/
12、esc （6） （6）可以用来估计效率eff/esc，在这个情况下忽略载流子重新复合eff/esc1，（5）简化了传统二极管在阈值附近Rd=mvT/ I0的相应表达，注意到在阈值上Rd没有消失，和理想体激光器的表现相矛盾。总之，在量子阱激光器中的终端电压不是在阈值以上，因为中央载流子数在（3）中可看到是甚至比阈值还高的。四、频率相关阻抗 在小信号下，（1）的解答是由扩大变量I 、S、 N和Nc在它们稳定状态的值下得到的，例如S（t）=S0+S（）ejt。我们进一步介绍弛豫频率r=aS0/p，在式子中，差分增益G=V qdG/dN，消逝率=1/eff+r2（p+ /G）,和偏转电压二极管时间常数
13、0（I0）= cap+Rd（I0）Csc（I0），在阈值以下=esc/（esc+eff），在阈值以上=1。从（5）和（7）可见，注意到0在阈值附近没有不连续。电子二极管时间常数总结了中央充电存储和耗尽区充电存储效应。用（4）（5）结合小信号解释，频率相关阻抗的最佳表示式可以推出Z（）=vc（）/i（）。但是这个最佳表示式是十分冗长的，因此它的物理解释也十分困难。在弱载流子重新发射的限制中，0/esc1且01，这个表示式可以简化为 Z（）= Rd1/（1+j0）T（） （8）其中T（） 在阈值下T（）=（1+ j1）/ （1+ jeff） 1/1= 1/eff+ 1/esc（9） 在阈值上T（）
14、= （r2+2+ j1）/ （r2-2+ j）1=+ 1/esc（10） 在阈值下，（8） （9）预测了在两个极点和一个零点下的阻抗功能。在阈值上，在非常低（r）的频率下T（）=1。等式（8） （10）预测了阻抗在弛豫频率的一个顶点，这个情况下如果0r 1，则T（r）/T（0）=1/。在高偏置电压1，阻抗的顶点消失。在忽略载流子重新发射eff/esc1的情况下，仍有关系式1=eff，1=，因此在阈值附近T（）=1。在这个情况下的阻抗简化为全部偏置电流对简单RC等效电路的阻抗，时间常数为0。五、测量 为了考察以上模型的确实性，我们在晶片上做了一个实验，用差分二极管的电阻和活动区未掺杂的高速In0
15、.35Ga0.65As/GaAsMQW激光器频率相关阻抗。 为了恰当地模拟阻抗的测量值，一个寄居电阻Rd被加入进阻抗，从而推导出等式。图1展示了公式I0dV0/d I0= I0（Rd+ Rs），在公式中V0= VC0+ I0Rs ，V0是终端电压，和I0作用相同，所以证明了在（6）中阈值的下降。在改变了电阻的影响后，在阈值附近的测量值可以用来估计eff/esc0.8。啊 图2展示了频率相关阻抗的测量幅度，还有Mag（Z）和各种偏置电流的频率在阈值附近的关系。在阈值下，曲线证明了（8）和（9）预测的两个极点和一个零点的特性。这图进一步证明了差分二极管电阻在阈值以下不会消失，和（5）相一致。在阈值
16、以上，低频极点消失，阻抗顶点在驰豫频率附近。与精确小信号幅度和相位的实验结果一致，（参见图2的曲线），我们能解出0 ，eff ，esc 作为偏置电流的值。在阈值以上，eff 和esc为0.3ns和0.45ns，与从Rd的下降中提出的eff/esc的结果一样。偏置电流从1mA上升到阈值以上，电子时间常数0从30ps下降到10ps，证明了（9）（11）中的近似值。从（7）中可以看出，以上的结果也符合在高偏置电压下，一个上限为10ps的有效载流子俘获时间cap。六 、结论 总之，我们用一个简单等式推出了量子阱激光器阻抗的理论表达式。根据有效载流子逃离时间，量子阱里的有效载流子寿命，电子二极管时间常数
17、，和在晶片上测量活动区未掺杂的In0.35Ga0.65As/GaAsMQW激光器阻抗结果一致。感谢： 感谢W.Ben,J.Fleissner,E.C.Larkins,B.Mattes,A.Schonfelder的帮助，以及他们准备的样本和描述。我们也同样感谢G.Grau和H.Rupprecht的大力资助。第三部分 光通信光接入网络和组成（综述）高速增长的通信传输让商业和个人客户的需求增长，同时也对电信网络产生了巨大的压力。由于长距离超大型网络的发展迅猛，他们的容量要求超额，对提供客户全球通信基础施舍的局域网产生极大压力。创造一个宽带网络能实现大容量传输，这是现在网络工作者的主要任务。一个关于宽
18、带网络的简介描述，可以得出以下结论：对于“最后一个英里”的问题，只有有线光网络能作为一个迅速的未来解决方法。在讨论光接入网络的分类后，我们把焦点集中在Pon网络上，因为Pon是一个现代的主要科技，从网络这个观点来看，我们主要研究Pon操作的原理，建设，拓扑，协议和标准，设计要点和网络操控及服务。我们也研究Pon的主要问题和WDM技术的应用。从硬件来看，我们研究有源和无源组成。我们分析这些组成的结构和元素，包括它们的科学特性。关键词：光通信，宽带网络，无源光网络。一、宽带接入网我们把接入网定义为：在一个用户居住处，从设备到最近的交换设备之间的联络，例如，电话公司的中央办公室（CO）,CATV的H
19、E，ATM或以太网的交换机，或者任何其他能连接全球电信网的接口。一个接入网是连接用户站到提供者站点的任何网络。传统接入网的一个好例子是：电信连接个人电话到中央办公室的双绞线网络。“宽带”这个名词现在被应用的网络或个人传输连接中，提供高速传输。问题是，：“高速”是什么意思？对于一个传输4khz声音信号的传统电话线来说，工作在600kbit/s的DSL调制器就是一个宽带连接。宽带接入网可以分成两类：有线和无线。有线网络，利用现存的，DSL可以广泛部署的设备，比如电话线。另一个的铜线连接是电线，这个应用还在研究发展阶段，有线电视的混合同轴光纤网络也属这个范畴，有线调制解调器技术在美国能和DSL相竞争
20、。光接入网络用光纤个光电子器件传输电信通信，它属于有线网络这个范畴。有线网络现在依靠三种不同的科技，有电磁场谱线的区别分类。第一种也是最成熟的科技使用无线电通讯频率和微波带宽。第二种无线接口依靠最新的成果，使用谱线的太赫兹，这个技术在研究开发阶段。第三种无线技术是自由空间光连接。宽带接入网的需求是巨大的，需要继续法杖更多在线应用和服务，但是，在美国只有20%的家庭拥有宽带连接，主要使用有线调制解调器和DSL的形式。业界公认，在这个阶段只有有线光网络能作为一个快速的，未来的方案解决“最后一英里”的问题。但是光接入网络必须从零开始建造，在美国少于10%的商业建造中连接上CO，HE或通过光纤的其他接
21、口。因此，有线光纤接口网必须克服很多问题，从安装外部设备开始，成为电信世界中的主要应用技术。二、光纤接入网的分类从一个供应商的观点来看，所有的用户可以分成两类：（1）大公司，其能支持建设大型光纤网络，而且能把它们接入全球网络中。（2）中小型商业和居民用户，需求高速度但是低价格的通过电信世界的连接，研究第二种分类的好处是这篇论文的目的。光接入网络包含四个不同的种类：有线无源，有线有缘，混合光纤电缆（HFC），自由空间（无线）光纤网络。在前十年中，HFC网络被安装来传输有线电视到居民。这些网络会被宰后十年重新安装，用有线调制解调器技术在后十年重新安装。自由空间光接入仍在宽带发展的初级阶段，尽管 服
22、务的广告做的很多。有线光纤网络正在发展而且必须部署成两个主要版本：无源光网络（PON）和有缘光网络。这个网络也可以被称为FTTx，x代表了家，办公室和其他地方。需要强调的是，FTTx网络没有标准的定义，因此，一些术语代表不同的意思。例如，FTTP网络被普遍认为是FTTc PON伪建筑，用常规绞线的DSL调制解调器实行最后一个“下降”。PON建筑显示了有缘部分分为组成只是在光线终端和光纤网络终端。OLT和DNT在网络连接的终点。OSP也称光纤部分网络（OND）是无源的，因此得名（参见图1，2，3）一个有源光纤网络不需要有这种限制，因此分布有源智能组成了从CO或HE到用户房屋的通道。这些有源装置放
23、置在分布网络的边缘，也就是说，靠近用户的房屋，这是为了提供传输不同服务。和达到需求特色的很大灵活性。在任何情况下，光纤接入网络现在在美国和其他发达国家的部署过程中。这篇论文集中在无源光纤网（PON）因为PON是一个主要的商业技术。我们省略讨论涉及光纤通信技术，这种讨论在很多书都有。三、无源光纤网3.1结构PON的基本结构是相对来说简单的：光纤线路终端（OLT）通过光纤传输光信号。使用ONT（也可称为ONG），光信号可以被转换成电子格式。值得注意的是设计ONT可以贮藏成属于个人用户的单元。同时ONG代表了能服务很多用户的有源组成。这些器件的输出提供了电信号变成用户入户设备（CPE）。有源光电设备
24、放置在发（OLT）和接（ONU）的端点，然而光纤分布网络只包含无缘组成。PON物理代表不需要场维持，因此操作费用是很小的。OLT放置CO和HE,外部传输是由PSTN,因特网，CATV,WAN和MAN运送的。入口的传输时由当地传输运送进入家或者办公室。所有在OLT和ONU的智能设备能用PON设置。PON结构和操作的主要介绍见参考书（参考图1，2，3）基本PON结构的参作原理需要共享的最大用户教的网络设备，能吧安装和维修费用分开来。还有，PON的开放结构根据需要允许添加新的用户。事实上，PON部署有几种变量：他们从FTTH到FTTB到FTTC再到FTT（ab模型）。（参见图1）在FTTH情况下，O
25、NT直接安装到用户家中，因此光纤几乎连接到用户的办公桌上。在FTT（ab）情况下，光纤在远终端（ONU）处结束，因此通过DSL技术运用双绞线传输到用户，其他情况根据从ONU到用户的双绞线长度而变化，在这个发展阶段，没有允许操作者消除使用双绞线的实际方法，但是，由于通过铜线传输距离非常短，DSL系统的高速版本，也叫VDSL，可以提供覆盖所有用户的带宽。无源PON是广播网络，它必须形成一个非循环拓扑结构来避免反馈，例如树形，线形，星型。现在大多数应用物理PON拓扑结构是树形。此外，简单星型.分层星型和线性拓扑也用在PON中。（图1 共线PON结构变量）3.2问题PON系统的部署遇到了几个问题。最主
26、要的困难是经济适用性；但是我们主要集中在技术问题上。3.2.1生命线服务和能量供应一个PON部署的关键问题是生命线服务，就像拨号电话那样。这个问题归结于提供电力。由于光纤是绝缘体，通过它不能传递电力。因此ONU必须独立于PON在用户家里被提供电力。如果用户用用传统的电力，断电就会使他失去电信联系。由于PON必须传输声音和提供24/7，所以这个情形十分严格。可能的解决方法有：储藏直流发电机，太阳能电池或传统电池。但是，对居民来说，这可能有问题，因为很少用户会希望在家里或公寓里保存一个额外电池。这个问题是公司决定选择FTTP的主要困难。在这个情况下，通过电缆，电力传输从CO到办公室。然后从办公室到
27、CPE，通过双绞线传输。因此用户不需要担心独立电源的问题。3.2.2 生存性生命线服务的需要时PON生存性问题的一部分。因为PON无源，在外部光纤设备中没有有源保护和存储机制。唯一可以用来控制和保护操作的站点时OCT和ONU。幸运的是，这个问题有一些解决方法。一是让网络不受保护。这个方法基于个人用户传输不严格和用户可以等待直到线路用技术存储起来这样的假设。毕竟，这就是传统电话线的维修方法。在APON网络中此方法可行。但是当用户需要高可靠性时，PON保护必须要提供。基于PON几种保护方式，在ITU-T中可以用两种。第一种复制OLT，主要区别是反馈光纤，第二种复制从OLT到ONT的整个网络。第一种只保护大部分共享设备，第二种保护整个光网络。但两种机制都有反馈：第一种未保护没有覆盖个人ONT。第二种增加用户花费，但是这个方法提供了50ms存储时间的1：1保护。此外，由于这种模式包括两种信道，它允许传输优先，高优先的输送占据主要通道，低优先的从次级通道传输。尽管有这些高端成果，但是生存性期待它的最终解决方案。3.3 物理层综述现在PON网络有四种基本类型：APON,BPON,GPON和EPON。这些网络的主要特点在表1可见。尽管不同类型PON有不同波长带，事实传输发生在1490nm的上升方向和1310nm的下降方向（声音和数据
