摘  要：本文从高速率大容量信息网络体系的发展需求出发，指出光纤网络体系是未来光通信的主流发展方向，光子技术将在网络体系中成为主体技术，发挥重大的作用。文中描述了光纤网络体系的基本功能构架：即信息的超大容量传输，灵活的上下载路分插复用，快速的交换共享和高效经济的路由选择。光子集成是实现上述功能构架的关键硬件，它包括高速响应的集成激光器、波导光栅阵列密集波分复用器、可调谐窄带响应集成光电探测器、路由选择的波长变换器以及快速响应光开关矩阵等。重点将对上述支撑高速率、大容量光纤网络体系的集成光子器件的发展作出较深入的评述讨论。

    关键词：光网络； 光子技术； 半导体； 光子集成

    一、 引言

    以Internet为代表的国际互连网的发展即将步入千家万户，“距离"的观念在时间尺度上正在迅速地缩短，地球村的臆想正悄悄地成为现实。“信息“不仅是社会通信联络的纽带，也将成为创造社会财富和丰富文明生活的源泉。随着高速数字互连网的建立以及IP（Internet Protocol）协议为代表的各种传输协议（如ATM, STM, DWDM等）的提出，信息网络的服务范围已从单纯的邮电通信扩展为多媒体服务。一些新的业务诸如电子商务、远程教育、远程医疗、电视会议、节目点播、家庭办公、电子咨询以及危险作业的远程无人操作等都将在数字化的信息网络体系实现，构成一种宽带综合数字服务网（B－ISDN），成为信息化社会的基础。

    随着Internet的迅速普及，B－ISDN体系的发展，人们对信息量的需求呈现爆炸性的增长，约经6－9个月就翻一番，预计10年后，家庭用户需求的信息量将从10Mb/s提升为100Mb/s ，而占用时间则持续数小时以上。Tb/s(1000Gb/s)级传输信息量的网络体系的发展已提上日程，光波本征带宽达200THz，在未来的高速率、大容量信息网络体系中（至少在骨干层和区域层中），光子技术必将成为主体技术。

    光网络体系的发展起始于90年代初，美国国防部先进研究项目（DARPA）即已着手部署组织一系列协作集团加紧研究；欧洲早在88－94年间的先进通信技术研究开发计划（RACE）中即已将多波长传输网的研究列为重点；日本在高速率、大容量传输技术方面基础实力雄厚，有明显的优势，大有后来赶上的趋势。

    光纤网络体系发展的诸多关键，首先是超大容量信息载入技术的实现，波分复用（WDM）辅以光学时分复用（OTDM）技术被公认是最可行的先进技术。1996年日本富士通公司最早报导了55路WDM 1.1Tb/s容量传输150公里的成功实验，同年底日本NEC又报导进行了132路WDM 120公里传输实验，传输容量达到2.6Tb/s。2000年春又有传输容量高达6Tb/s的报导。从此开始便拉开了竞相开发Tb/s级超大容量传输技术的序幕，预计至2005年将达到10Tb/s，而2010年将达到100Tb/s，它为光网的发展奠定了关键基础。

    与此同时光网络结构的研究也取得迅速发展，如美国的MONET计划实现了新泽西州网，华盛顿DC网和连接两个区的长途多波长光纤链路，并对网络技术方案得出了重要的结论。对指导未来光网络的发展做出了重要贡献。

    欧洲的PHOTON计划则采用WDM链路和交叉链接方式把奥地利的Vienna,Passau和德国的Munich三个城市连在一起。演示了WDM交叉连接技术、WDM监视功能和WDM传送网的应用。在此基础上又开始以光网络管理为研究目标的MOON计划。

    我国在国家高技术研究计划（863计划）的支持下也于1999年着手布置实施8(2.5Gb/s的“中国高速信息示范网“（CAINNET）的研究与开发，计划于2000年底建立一个基于光纤Internet的高速信息网络实验环境，而国家自然科学基金委布置的10(2.5Gb/s＋6(10Gb/s的NSFCNET光网也于2000年底完成了试运行，期望以此推动我国高速率、大容量光纤信息网络体系的发展。

    未来光纤信息网络体系的发展水平和普及程度取决于一个国家科技水平和经济实力，它关系到国家的管理和运营效率以及社会物质文明生活的持续发展能力。因而成为未来国际间高科技竞争的焦点。

    二、 光网络体系的功能构架

    光网络体系是以最大限度服务于广大用户日益增长的信息需求为宗旨的，广大的用户对信息的需求是多样化的并随时不断变化，光网络对多媒体信息的传送要求有充分的透明度，信息的数字化表征对此奠定了关键的物理基础。未来的光网络将是一个多媒体宽带数字综合服务网，简称为B－ISDN。光网络体系的基本构架可分解为四部分，即超高速率大容量信息比特的载入与传送、用户信息上下话路、灵活的分插复用，网络间信息的快速交换