韓國(guó)大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)5G前傳新型可調(diào)諧光收發(fā)器

  ICC訊 近年來，網(wǎng)絡(luò)視頻平臺(tái)業(yè)務(wù)的激增使得數(shù)據(jù)流量迅速增長(zhǎng)，其已成為推動(dòng)下一代通信技術(shù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ瑫r(shí)也對(duì)通信容量提出了更高的要求。目前，通信容量提升的瓶頸主要在于5G通信中接入無線網(wǎng)的前傳(FrontHaul)部分。與核心網(wǎng)絡(luò)不同，前傳波分復(fù)用(WDM，用于提高光通信中的信道數(shù))網(wǎng)絡(luò)需要高性價(jià)比的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中低成本的WDM收發(fā)器至關(guān)重要，雖然其所需的可調(diào)諧激光技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，但是可調(diào)諧濾波器尚未問世，因此低成本的可調(diào)諧光收發(fā)器仍然很難實(shí)現(xiàn)。

       針對(duì)以上研究現(xiàn)狀，韓國(guó)國(guó)立釜山大學(xué)Min-Cheol Oh教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組在Photonics Research2021年第2期發(fā)表的文章中開發(fā)了一種高性能的集成光學(xué)可調(diào)諧濾波器，進(jìn)而發(fā)明了一種適用于5G前傳網(wǎng)絡(luò)的集成可調(diào)諧光收發(fā)器。

  可調(diào)諧收發(fā)器原理圖。該收發(fā)器由基于聚合物波導(dǎo)布拉格反射光柵的可調(diào)諧激光器和可調(diào)諧濾波器組成?？烧{(diào)諧激光器包括安裝在聚合物波導(dǎo)末端的SLD增益芯片，以及安裝在波導(dǎo)另一端的布拉格光柵;可調(diào)諧濾波器分為兩級(jí)：傾斜布拉格光柵和模式分選Y分支

  研究人員采用聚合物光波導(dǎo)技術(shù)，將可調(diào)諧激光器和可調(diào)諧濾波器進(jìn)行集成得到了緊湊型的可調(diào)諧光收發(fā)設(shè)備。一方面，聚合物熱光效應(yīng)高，熱約束性強(qiáng)，可在較寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行布拉格波長(zhǎng)調(diào)諧;另一方面，新設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以輕松實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)控制以及大批量生產(chǎn)。此外，聚合物激光器和濾波器均含有不同結(jié)構(gòu)的布拉格光柵，因此可以通過兼容工藝同時(shí)制造。為了設(shè)計(jì)適用于WDM系統(tǒng)的高性能可調(diào)濾波器件，研究人員嘗試了各種方法。

       最終，選用了非對(duì)稱Y分支結(jié)構(gòu)以及傾斜布拉格光柵結(jié)合的方式，進(jìn)而滿足5G前向回傳實(shí)際應(yīng)用的全部需求。通過使用兩級(jí)傾斜布拉格光柵結(jié)構(gòu)，大大抑制了相鄰信道的串?dāng)_，清晰地表明了此設(shè)備對(duì)于5G前向回傳光通信網(wǎng)絡(luò)的適用性。該課題組一直致力于成本低廉且可批量生產(chǎn)的聚合物集成光學(xué)器件的研究。尤其是由聚合物波導(dǎo)制成的布拉格光柵器件，只需通過集成式加熱器施加非常低的熱功率，便可高效調(diào)諧反射波長(zhǎng)。將寬帶寬光源與作為外部結(jié)構(gòu)的聚合物布拉格反射光柵對(duì)齊，便可得到可調(diào)諧激光器;將用于實(shí)現(xiàn)耦合正交模式的有傾斜角度的布拉格光柵和用于實(shí)現(xiàn)模式分選的非對(duì)稱Y分支結(jié)構(gòu)相結(jié)合，便可得到可調(diào)諧濾波器。

       韓國(guó)國(guó)立釜山大學(xué)Min-Cheol Oh教授表示，該項(xiàng)工作介紹了一種性能優(yōu)良且可低成本大批量生產(chǎn)的聚合物波導(dǎo)制成的可調(diào)諧光收發(fā)器。在不久的將來，5G前向回傳網(wǎng)絡(luò)中將會(huì)采用該可調(diào)諧光收發(fā)器，并且還會(huì)進(jìn)一步對(duì)WDM系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行測(cè)評(píng)，從而為將此新型聚合物可調(diào)諧光收發(fā)器部署到下一代WDM通信網(wǎng)絡(luò)中打下基礎(chǔ)。

  Tae-Hyun Park, Sung-Moon Kim, Eun-Su Lee, Min-Cheol Oh. Polymer waveguide tunable transceiver for photonic front-end in the 5G wireless network[J]. Photonics Research, 2021, 9(2): 02000181