纳米技术课程结课论文-纳米技术对光纤通信的影响

纳米技术对光纤通信的影响
经过一学期《纳米技术》的学习，我从对纳米技术仅有的耳闻到略知皮毛，又逐渐引发了深究的兴趣。

看到课堂上纳米技术那么多的应用前景，我结合自己学院专业中的一个分支光通信，又进一步了解了纳米技术在光通信领域的广阔前景
对于每一个电信学院的学生来说，没人不知道光纤通信在通信专业的地位。

众所周知，光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命，光纤通信技术发展所涉及的范围，无论从影响力度还是影响广度来说都已远远超越其本身，并对整个电信网和信息业产生深远的影响。

它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对社会经济发展产生巨大影响。

纳米技术又是如何影响光纤通信的呢？我想纳米技术主要从技术实现层面、元件制作层面和市场意义层面上影响着光通信现在与未来。

1.技术实现
纳米是长度单位，为10-9米，纳米技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。

建立在微米/纳米技术基础上的微电子机械系统（MEMS）技术目前正在得到普遍重视。

在无线终端领域，对微型化、高性能和低成本的追求使大家普遍期待能将各种功能单元集成在一个单一芯片上，即实现SOC(System On a Chip)，而通信工程中大量射频技术的采用使诸如谐振器，滤波器、耦合器等片外分离单元大量存在，MEMS技术不仅可以克服这些障碍，而且表现出比传统的通信元件具有更优越的内在性能。

德国科学家首次在纳米尺度上实现光能转换，这为设计微器件找到了一种潜在的能源，对实现光交换具有重要意义。

可调光学元件的一个主要技术趋势是应用MEMS技术。

MEMS技术可使开发就地配置的光器件成为可能，用于光网络的MEMS动态元件包括可调的激光器和滤波器、动态增益均衡器、可变光衰减器以及光交叉连接器等。

此外，MEMS技术已经在光交换应用中进入现场试验阶段，基于MEMS的光交换机已经能够传递实际的业务数据流，全光MEMS光交换机也正在步入商用阶段，继朗讯科技公司的“Lamda-Router”光MEMS交换机之后，美国Calient Networks公司的光交叉连
接装置也采用了光MEMS交换机。

除了如上所述的MEMS技术，碳纳米管也是“纳米家族”在光通信中的重要成员．包括碳纳米管、碳纳米纤维在内的碳纳米材料，是这些年来国际科学的前沿领域之一。

碳纳米管又称为“巴基管”。

是一种具有独特结构的电子管状分子，仅有人头发的五万分之一粗细．由日本科学家于199 1年发现。

碳纳米管本身具有的潜在优越性，决定了它在物理、化学和材料科学领域良好的发展前景。

例如．碳纳米管是制造新一代平面显示屏的好材料。

目前的电视屏幕都是利用电子枪向屏幕发射电子来成像。

如果使用具有高度定向性的单壁碳纳米管作为电子发送材料，不但可以使屏幕成像更清晰，还可以缩短电子到屏幕之间的距离，使得制造更薄的壁挂电视成为可能。

这一发现直接促成了碳纳米管“光电合一”的发现。

碳纳米管最可贵的性能是能够发光。

实现了科学家们几十年来的梦想我们知道今天的计算机世界可以说是硅的世界。

而在过去几十年中，芯片领域的技术专家一直在寻找能使普通硅发光的方法，但硅芯片只能携带电子信号不能携带光信号。

因此，在制造微激器、发光二极管光纤设备时，还必须采用砷化镓来承担发送和接收光脉冲的任务。

IBM研究中心找到了“光电合一”的新途径．他们研制的光信号发射器是个直径为1.4nm的单纳米管。

实验探测到的是1.5um的光。

正好与目前光纤网络广泛使用的光波一致。

如果用体积大小不同的纳米管，还可以获得不同波长的光束。

2.元件制作
纳米技术研究结构尺寸在几至几百纳米范围内的性质和应用．物质结构的尺寸变化到纳米级就会发生神奇的变化。

导体变成绝缘体．光学性质与传统的光学性质相比发生了根本的变化等等，给人们带来无限美好的设想。

可以预言不仅是光通信中的元件制作，整个元件制作的未来都将是纳米的时代。

纳米光学及其制造技术的研发和应用，率先实现了纳米技术的大规模应用。

2002年，美国的NanoOpto公司向市场推出了商用化的、被称为亚波长光元件或纳米光学元件的SOE ( Su b-wavelength Optical Elements ) 。

现在这种新一代光学元件己经可以在这家公司的一个现代化工厂用其特有的纳米光学制造技术，即纳米压印平版印刷术在芯片上高速地大量生产。

该公司声称它正在推动着
一场类似干电子线路从印刷电路板上的分立元件到集成电路、最终到超大规模集成电路的变革。

SOE是光学芯片，它在晶片上制作，看起来像威化饼干。

它的结构尺寸，如光栅的节距、高以及其它的形貌特征、结构参数都远远小于波长。

对于电信使用980~1800 nm的波长。

SOE的结构尺寸意味着是几十到几百纳米。

在这么小的结构特征尺寸下，入射光和对象的相互作用完全不同于传统光学。

值得注意的是，在这样的尺寸下，衍射光栅和入射光之间的相互作用不产生传统光学所特有的高阶衍射。

这个特性为元件设计师在光的处理上提供了极大的灵活性．可通过改变光栅结构的尺寸、形状、间距、光栅材料和衬底材料(光极在其上沉积) 来获得不同性能效果。

比如适当选择尺寸和沉积的金属，就可使SOE变成偏振器、波片、偏振相关滤波器等不同器件。

3.市场意义
纳米技术无疑将为光通信市场吸引更多投资。

虽然纳米工程的出现已有些时日，但其真正的发展得益于一整套新的加- 厂技术，这些技术包括原子力显微镜、浸笔纳米光刻和纳米压印光刻等，它们使得制造纳米器件变得更加容易，开发者因此能够研制出体积更小、价格更低、性能更高的器件。

而这也正是纳米光子的主要卖点。

通过采用纳米工艺，可以将纳米光子制成一系列的偏振器、分路器和波片等，市场前景普遍被看好。

还有，有关纳米光子互联的市场也非常可观。

对于片上应用，激光器必须嵌入到芯片上，其价格将高于整个芯片的价格。

但是一项针对板上应用的市场调查表明，纳米互联技术所带来的市场需求可能非常大。

假设在一块板卡上有 l 0个器件，如果要将这些器件互相连接在一起，那么就需要90个激光器来完成这项工作。

目前每年售出的芯片板有上亿只，激光器的数量之大就不难想象了。

与此同时，英特尔、摩托罗拉和IBM等认为网络发展中的下一个重大事件是光纳米传感器网络。

但它距离商用还有待时日，因为纳米传感器的研发主要靠政府资助，目前已知应用虽仅限于国土安全和军事，但未来的应用前景不可限量。

最后，应用纳米技术还能降低光网络成本，纳米科技还可以帮助我们降低10Gbit/s和40Gbit/s的网络成本。

随着FFTX的迅速发展，市场对低成本器件肯定会有需求，一些新兴纳米光子公司都纷纷肯定了纳米技术能够降低现有网络
技术的成本。

综上所述，纳米技术已经“渗透”到了光通信发展的各个方面。

作为已经大四的电信人，我要把这些新兴技术融入到对相关课程的理解中。

将来无论在哪个行业发展，也必将实时关注科学技术前沿理论，拓宽眼界，不断创新！。