光可調(diào)波分復用器的設計與應用

引言

　　為滿足對帶寬及傳輸速率的需求，通信運營商和系統(tǒng)供應商都把摻鉺光纖放大器(EDFA)與密集波分復用(DWDM)技術相結合作為當前光纖通信的主要手段，隨著DWDM技術的不斷升級，通信網(wǎng)中的信道數(shù)量越來越多，信道速率不斷提高，容量也越來越大。光纖通信網(wǎng)絡的廣泛使用使得網(wǎng)絡拓撲結構越來越復雜，各種不同功能的器件和模塊越來越多，網(wǎng)絡管理智能化和網(wǎng)絡自動控制需求也來越緊迫；另一方面由于EDFA的增益不平坦,造成信道（波長）的功率分配不均，導致系統(tǒng)的動態(tài)失衡；因此，對系統(tǒng)商和設備商而言，為保證在光網(wǎng)絡在多信道和高速率情況下運行穩(wěn)定可靠，必須在光網(wǎng)絡中對各個光通道信號功率實現(xiàn)監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)。

　　光可調(diào)波分復用器（VMUX）模塊可以實現(xiàn)40～48通道光信號增益控制，解決DWDM系統(tǒng)中各通道的增益不平坦問題，提高光信號傳輸?shù)腛SNR，降低誤碼率(BER)，大大提高DWDM系統(tǒng)的傳輸距離、速率、容量以及可靠性。

　　1、技術方案及比較

　　光可調(diào)波分復用器（VMUX）的實現(xiàn)功能主要為：光功率自動控制及DWDM系統(tǒng)的分合波技術，DWDM系統(tǒng)分合波的實現(xiàn)技術有FBG、TFF及AWG技術，目前主要應用為TFF及AWG技術；光功率陣列衰減技術主要有MEMS陣列衰減 、液晶陣列及熱光波導技術（PLC-VOA）陣列技術；目前主流應用技術為MEMS陣列及熱光波導陣列技術，具體目前VMUX主要商用技術，如表1所示。

表1：主流VMUX商用技術比較

        2、結構設計與原理

　　光可調(diào)波分復用器（VMUX）的系列產(chǎn)品，分為開環(huán)控制型和閉環(huán)控制型，即VMUX及VMUX-PD兩種產(chǎn)品，具體方案如圖1﹑2所示。

　　光迅科技VMUX系列模塊采用AWG技術實現(xiàn)波長的分合波，結合PLC技術，利用熱光效應電流控制多通道光功率的變化，同時使用多通道集成及溫控技術，實現(xiàn)40～48通道的光功率可調(diào)波分復用器，成本低、體積小、集成度及可靠性高。

　　1ch PLC-VOA原理如圖3所示，通過改變每通道電流,實現(xiàn)通道熱場變化，從而改變波導折射率，實現(xiàn)光功率的衰減；PLC-VOA Array 內(nèi)部結構如圖4所示。

　圖4  PLC-VOA Array內(nèi)部結構

　　目前PLC-VOA Array通道衰減范圍可以達到35dB以上，同時具備良好的PDL、響應時間及溫度特性，其電光曲線及PDL特性如圖5、6所示：

　
圖6 PLC-VOA Array PDL特性

　圖7 VMUX在光傳輸網(wǎng)應用示意圖

　　VMUX在OTN系統(tǒng)中的光傳輸層得到大量應用，主要用于通道功率控制，實現(xiàn)預均衡功能；一方面配置在OTM 站點，能夠?qū)Ω魍ǖ赖墓夤β蕟为氄{(diào)整，實現(xiàn)通道功率的預均衡，調(diào)整OTU發(fā)光功率，并保證一致性，實現(xiàn)合波輸出；另一方面應用于OA站點配合AWG使用，解決線路傳輸中的通道功率增益不平坦問題，相當于DGE或DCE模塊的功能；同時VMUX也可以用于OADM站點的上波ADD預均衡功能；另外VMUX也可用于光線路接收端，調(diào)整不同通道功率一致性，提高接收機的靈敏度。

　　VMUX在光傳輸網(wǎng)中的多種應用如圖7所示，具體應用的節(jié)點可以根據(jù)系統(tǒng)情況進行調(diào)配，通過網(wǎng)管系統(tǒng)進行遠端配置即可，極大地方便了業(yè)務的開展，提高了對客戶需求的反應速度，同時也不需要人工操作，降低了維護成本。

　　4、市場前景

　　正是因為VMUX模塊可以解決系統(tǒng)傳輸方面的諸多問題，大大提高DWDM系統(tǒng)的傳輸距離、速率、容量以及可靠性。說明VMUX模塊在光通信系統(tǒng)中的重要性，勢必成為DWDM系統(tǒng)中的關鍵光模塊。根據(jù)相關權威公司的最新調(diào)查研究表明，2009～2010年全球市場VMUX的消耗是3.106億美元。預測在此后的5年里，VMUX的需求量將以每年23.9%的速率增長。因此作為DWDM傳輸系統(tǒng)中的關鍵器件VMUX，在未來將有相當大的應用前景。