光可調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，通信網中的信道數量越來越多，信道速率不斷提高，容量也越來越大。光纖通信網絡的廣泛使用使得網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，網絡管理智能化和網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，導致系統的動態失衡；因此，對系統商和設備商而言，為保證在光網絡在多信道和高速率情況下運行穩定可靠，必須在光網絡中對各個光通道信號功率實現監控和自動調節。

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

　　1、技術方案及比較

　　光可調波分復用器（VMUX）的實現功能主要為：光功率自動控制及DWDM系統的分合波技術，DWDM系統分合波的實現技術有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

　　光可調波分復用器（VMUX）的系列產品，分為開環控制型和閉環控制型，即VMUX及VMUX-PD兩種產品，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40～48通道的光功率可調波分復用器，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,實現通道熱場變化，從而改變波導折射率，實現光功率的衰減；PLC-VOA Array 內部結構如圖4所示。

　圖4  PLC-VOA Array內部結構

　　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在光傳輸網應用示意圖

　　VMUX在OTN系統中的光傳輸層得到大量應用，主要用于通道功率控制，實現預均衡功能；一方面配置在OTM 站點，能夠對各通道的光功率單獨調整，實現通道功率的預均衡，調整OTU發光功率，并保證一致性，實現合波輸出；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在光傳輸網中的多種應用如圖7所示，具體應用的節點可以根據系統情況進行調配，通過網管系統進行遠端配置即可，極大地方便了業務的開展，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模塊可以解決系統傳輸方面的諸多問題，大大提高DWDM系統的傳輸距離、速率、容量以及可靠性。說明VMUX模塊在光通信系統中的重要性，勢必成為DWDM系統中的關鍵光模塊。根據相關權威公司的最新調查研究表明，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傳輸系統中的關鍵器件VMUX，在未來將有相當大的應用前景。