1. 密集波分復用DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）
波分復用技術是把不同波長的多個信道用同一根光纖來傳輸。目前能達到的最新技術指標是：在1550nm波長窗口用的寬帶摻鉺光纖放大器（WEDFA）使可提供平坦增益的波長范圍已從約30nm加寬到80nm，信道波長間隔已縮至0.25nm。如果實現(xiàn)100 nm范圍內間隔0.25nm的密集波分復用，其復用路數(shù)多達400路以上，以每路2.5Gb/s計算即可達1Tb/s。雖然全世界都在積極發(fā)展DWDM技術，可是，隨著信道數(shù)目的增加，DWDM將遇到很大的技術難題而變得不實用，例如信道的管理和監(jiān)控問題，增益平坦度問題，非線性串擾問題以及復用/解復用問題等。
2. 光時分復用OTDM（Optical Time Division Multiplexing）
電子學能達到的數(shù)字速率極限一般認為是10Gb/s，稱為“電子瓶頸”，為了進一步提高單一信道的比特率，必須通過OTDM來突破“電子瓶頸”的限制。這必須依靠超快和全光器件。要建立一套實用的OTDM系統(tǒng)，可靠、小型、廉價的飛秒光電半導體器件是必不可少的，其中尤其是飛秒激光脈沖光源和飛秒全光開關。
1) 飛秒激光脈沖產(chǎn)生技術
要為Tb/s級光通信提供穩(wěn)定的信號源，激光器必須能產(chǎn)生峰值光強穩(wěn)定的高重復頻率超快脈沖序列。實現(xiàn)飛秒脈沖光源有多種方案，例如：
光纖飛秒激光器
采用超連續(xù)光源，超連續(xù)光源的產(chǎn)生主要是利用光纖內的各種非線性效應引起譜展寬，綜合利用光纖的非線性效應和色散效應引起的孤子效應產(chǎn)生變換極限的超短脈沖，通過光譜切片技術選出一系列不同波長的光源；
采用多波長鎖模光纖激光器，即采用光纖光柵或濾波器作為選頻器件，或采用色散補償光纖增加腔內色散實現(xiàn)多個波長振蕩，得到多波長輸出的鎖模脈沖。
采用主動鎖模摻鉺光纖環(huán)形激光器（ML-EDFRL）產(chǎn)生鎖模超短脈沖序列，通過高飽和輸出功率的摻鉺光纖放大器（EDFA）將脈沖峰值功率放大到1W以上，然后泵浦超連續(xù)光纖，產(chǎn)生寬帶、強度平坦的超連續(xù)（SC）光譜。這樣，通過光學帶通濾波器（OBF）就可以取出一系列脈寬可調（皮秒量級到飛秒量級）的近變換極限脈沖
半導體飛秒激光器
采用多個增益開關半導體激光器，通過高速調制產(chǎn)生比調制電脈沖窄得多的光脈沖，通過正色散光纖和濾波器消啁啾技術得到一系列不同波長的變換極限OTDM/WDM光源；
采用脈沖碰撞鎖模分立封閉異質節(jié)多量子井(GRIN-SCHMQW)半導體激光器，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的500GHz光脈沖序列。利用諧波同步鎖模技術很好的抑制了信號抖動。再對500GHz脈沖利用光纖倍增技術實現(xiàn)1THz的信號源。
最近，日本FESTA實驗室通過半導體激光器結合光纖脈沖壓縮技術，產(chǎn)生了世界上最短的光脈沖。飛秒級光脈沖在傳播過程中，受到的色散影響將會很嚴重，必須采取必要的色散補償措施。FESTA利用色散補償光纖方法實現(xiàn)了250fs光脈沖的139km的傳輸。
2 ) 光子節(jié)點器件技術
在新一代光通信網(wǎng)絡中，光子節(jié)點結構的設計是一個關鍵課題。光子節(jié)點需要用到各種各樣的光開關，實現(xiàn)光信息系統(tǒng)中大容量信息在網(wǎng)絡光路中高速分組切換與選擇吸收。這些光開關的動作必須由光子來觸發(fā)，因為其開關時間要求達到100fs的量級，用電子的方法不可能達到這樣的速度。全光開關一般是基于超快非線性光學原理的，最近多種新型的飛秒全光開關受到重視，例如
基于半導體量子井交叉能帶躍遷
用這種新型光開關(InGaAs/AlAsSb耦合量子井)，成功實現(xiàn)了1Tb/s的解復用。
基于對稱 Mach-Zehnder（SMZ）
SMZ可以用長遲豫時間的非線性光學材料做成飛秒級的全光開關。使用兩臂信號光偏振態(tài)相異的SMZ實現(xiàn)了1.5Tb/s的解復用。