光可調(diào)波分復(fù)用器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

引言

　　為滿足對(duì)帶寬及傳輸速率的需求，通信運(yùn)營(yíng)商和系統(tǒng)供應(yīng)商都把摻鉺光纖放大器(EDFA)與密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)相結(jié)合作為當(dāng)前光纖通信的主要手段，隨著DWDM技術(shù)的不斷升級(jí)，通信網(wǎng)中的信道數(shù)量越來(lái)越多，信道速率不斷提高，容量也越來(lái)越大。光纖通信網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，各種不同功能的器件和模塊越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)管理智能化和網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制需求也來(lái)越緊迫；另一方面由于EDFA的增益不平坦,造成信道（波長(zhǎng)）的功率分配不均，導(dǎo)致系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)失衡；因此，對(duì)系統(tǒng)商和設(shè)備商而言，為保證在光網(wǎng)絡(luò)在多信道和高速率情況下運(yùn)行穩(wěn)定可靠，必須在光網(wǎng)絡(luò)中對(duì)各個(gè)光通道信號(hào)功率實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)。

　　光可調(diào)波分復(fù)用器（VMUX）模塊可以實(shí)現(xiàn)40～48通道光信號(hào)增益控制，解決DWDM系統(tǒng)中各通道的增益不平坦問(wèn)題，提高光信號(hào)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(shù)方案及比較

　　光可調(diào)波分復(fù)用器（VMUX）的實(shí)現(xiàn)功能主要為：光功率自動(dòng)控制及DWDM系統(tǒng)的分合波技術(shù)，DWDM系統(tǒng)分合波的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有FBG、TFF及AWG技術(shù)，目前主要應(yīng)用為TFF及AWG技術(shù)；光功率陣列衰減技術(shù)主要有MEMS陣列衰減 、液晶陣列及熱光波導(dǎo)技術(shù)（PLC-VOA）陣列技術(shù)；目前主流應(yīng)用技術(shù)為MEMS陣列及熱光波導(dǎo)陣列技術(shù)，具體目前VMUX主要商用技術(shù)，如表1所示。

表1：主流VMUX商用技術(shù)比較

        2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與原理

　　光可調(diào)波分復(fù)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(shù)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的分合波，結(jié)合PLC技術(shù)，利用熱光效應(yīng)電流控制多通道光功率的變化，同時(shí)使用多通道集成及溫控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)40～48通道的光功率可調(diào)波分復(fù)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(guò)改變每通道電流,實(shí)現(xiàn)通道熱場(chǎng)變化，從而改變波導(dǎo)折射率，實(shí)現(xiàn)光功率的衰減；PLC-VOA Array 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　圖4  PLC-VOA Array內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　目前PLC-VOA Array通道衰減范圍可以達(dá)到35dB以上，同時(shí)具備良好的PDL、響應(yīng)時(shí)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(yīng)用示意圖

　　VMUX在OTN系統(tǒng)中的光傳輸層得到大量應(yīng)用，主要用于通道功率控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)均衡功能；一方面配置在OTM 站點(diǎn)，能夠?qū)Ω魍ǖ赖墓夤β蕟为?dú)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)通道功率的預(yù)均衡，調(diào)整OTU發(fā)光功率，并保證一致性，實(shí)現(xiàn)合波輸出；另一方面應(yīng)用于OA站點(diǎn)配合AWG使用，解決線路傳輸中的通道功率增益不平坦問(wèn)題，相當(dāng)于DGE或DCE模塊的功能；同時(shí)VMUX也可以用于OADM站點(diǎn)的上波ADD預(yù)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(jī)的靈敏度。

　　VMUX在光傳輸網(wǎng)中的多種應(yīng)用如圖7所示，具體應(yīng)用的節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)系統(tǒng)情況進(jìn)行調(diào)配，通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)端配置即可，極大地方便了業(yè)務(wù)的開展，提高了對(duì)客戶需求的反應(yīng)速度，同時(shí)也不需要人工操作，降低了維護(hù)成本。

　　4、市場(chǎng)前景

　　正是因?yàn)閂MUX模塊可以解決系統(tǒng)傳輸方面的諸多問(wèn)題，大大提高DWDM系統(tǒng)的傳輸距離、速率、容量以及可靠性。說(shuō)明VMUX模塊在光通信系統(tǒng)中的重要性，勢(shì)必成為DWDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵光模塊。根據(jù)相關(guān)權(quán)威公司的最新調(diào)查研究表明，2009～2010年全球市場(chǎng)VMUX的消耗是3.106億美元。預(yù)測(cè)在此后的5年里，VMUX的需求量將以每年23.9%的速率增長(zhǎng)。因此作為DWDM傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件VMUX，在未來(lái)將有相當(dāng)大的應(yīng)用前景。