波分复用接收与发射模组的发明历程

波分复用接收与发射模组的发明历程

Tu Xiang Zheng (涂向真)

在光纤到户（FTTH）热潮兴起之际，我获得了一项关于波分复用（WDM）接收与发射模组的专利。该专利的英文名称为 Wavelength Division Multiplexing，专利号 6,219,470，于 2001 年 4 月 17 日正式授权。

当时，一家资助我光纤传感器研究的公司派遣了两位年轻人协助我的工作。他们分别是汤和羌，两人均毕业于新泽西州理工学院，专业背景是财务管理和外汇交易。尽管他们对技术一窍不通，但对我十分尊重，全力配合。他们是典型的美国人，性格直爽、幽默风趣，毫无保留地分享个人生活。

汤是犹太人，家族产业广泛，包括在大西洋城经营赌场和夜总会。羌是匈牙利移民的第二代，其外婆曾是新泽西州匈牙利移民的领袖，父亲担任警察总监，母亲则是一名中学医生。

在研究过程中，我提出利用光纤温度传感器作为药品包装检漏系统的检测头。起初，我对效果并无十足把握，但试验结果远超预期，这让我倍感欣慰。随着产品开发进展顺利，汤和羌更加投入，不仅细心照顾我，还邀请我参加各类社交活动。羌曾邀我到他家做客，并为我准备了一顿丰盛的海鲜晚餐。他还经常带着两个小女儿来找我，让我给她们讲中国故事。而汤则邀请我去他们家族经营的夜总会，不过我婉言谢绝了。

波士顿之行与WDM技术观察

一次，汤和羌安排我前往波士顿，参加一个与微光机电系统（MOMES）相关的展览会。这次旅行不仅让我有机会了解 MOMES 技术的发展，还能顺道游览波士顿，特别是麻省理工学院（MIT）和哈佛大学（Harvard University）。

展览会在波士顿会展中心举行，距离我们入住的酒店仅十几分钟步行路程。我对 WDM 技术颇感兴趣，因此重点关注了展会上相关产品的展示。许多展品已实现“一纤多波”传输，尤其是密集波分复用（DWDM）技术，使单根光纤的传输波长从几十个拓展到上百个，带宽高达十几吉赫兹。

汤和羌在展览会上展现出极强的社交能力，他们言谈风趣、举止得体，与参展商交谈时充满自信与激情。尽管我们的产品尚在开发阶段，但在他们的巧妙推销下，仿佛已成为市场上的珍品。我见识到他们的“表演”，不禁自愧不如。

展会结束后，我们参观了 MIT 和哈佛大学。这两所名校坐落于波士顿剑桥区，隔查尔斯河（Charles River）与波士顿市区相望。虽然校园古朴紧凑，并无过多壮观景点，但在我心中，它们承载着无尽的敬仰与向往。早年，我曾获公费前往 MIT 进修的机会，但因研究所的派遣政策，最终被调往西德（现德国）。这段遗憾至今仍令我难以释怀。

WDM接收发射模组的研制

回到实验室后，我开始研究 WDM 接收与发射模组。我此前已申请了一项机械调制的接收发射模组专利，但它尚不具备波分复用功能。WDM 技术的核心在于将不同波长的光载波信号在发送端复用后耦合至同一根光纤进行传输，而在接收端通过解复用器分离各波长信号，再由光接收机恢复原始信号。

相比之前的设计，新型 WDM 接收发射模组增加了多层介质薄膜组成的全反射镜与全透射镜、微透镜、单晶硅组合平台等组件。它能够分别接收不同波长的光信号，并转换为电信号，同时可将调制后的光信号透射回同一根光纤进行传输。该模组的主要应用仍是 FTTH，但其通信能力大幅提升。

尽管理论设计清晰，但实现过程中需攻克诸多技术难题，包括多层介质膜的材料选择与物理参数优化、理论公式推导与仿真计算、成膜工艺的优化等。经过一年半的基础研究，我完成了这些繁琐且复杂的前期工作，随后又花费半年时间进行实验，优化工艺参数并验证设计。

在撰写专利申请文件后，我没有立即提交，而是广泛征求同行意见。为此，我前往纽约州尤蒂卡（Utica）技术学院，与两位印度籍光通信教授进行座谈。这对教授夫妇曾参观过我的实验室，并希望与我合作开展 MOMES 研究。我的访问目的有二：一是了解他们是否对我的 WDM 模组感兴趣，二是考察他们的实验室是否具备进行 MOMES 研究的条件。

产业考察与启发

两位教授热情接待了我，并带我参观了一家半导体光电器件公司。这家公司坐落于一条通往加拿大的运河岸边，水质清澈，几艘游艇停泊在厂房附近。公司工程师向我介绍了他们的核心产品——一款电流调谐的半导体激光器。我询问是否有机构调谐的版本，他回答尚未研发。

此外，我还参观了一座由停用军工厂改建的科技开发园区。入驻的初创公司可享受三年免租、低水电费及税收优惠。其中一家由父子经营的企业正致力于家庭节水装置研发。听说我研究 MEMS 压力传感器后，他们非常兴奋，热情招待我，并向我请教关于防水封装技术的问题。

结语

这段经历不仅拓展了我的技术视野，也让我深刻体会到技术研发与产业应用的紧密联系。从光纤温度传感器到 WDM 接收发射模组，再到与 MOMES 相关的研究，每一个项目都凝聚了大量的实验、思考与合作。随着光通信技术的飞速发展，我期待这些创新能够在未来发挥更大作用。