光可调波分复用器的设计与应用

引言

　　为满足对带宽及传输速率的需求，通信运营商和系统供应商都把掺铒光纤放大器(EDFA)与密集波分复用(DWDM)技术相结合作为当前光纤通信的主要手段，随着DWDM技术的不断升级，通信网中的信道数量越来越多，信道速率不断提高，容量也越来越大。光纤通信网络的广泛使用使得网络拓扑结构越来越复杂，各种不同功能的器件和模块越来越多，网络管理智能化和网络自动控制需求也来越紧迫；另一方面由于EDFA的增益不平坦,造成信道（波长）的功率分配不均，导致系统的动态失衡；因此，对系统商和设备商而言，为保证在光网络在多信道和高速率情况下运行稳定可靠，必须在光网络中对各个光通道信号功率实现监控和自动调节。

　　光可调波分复用器（VMUX）模块可以实现40～48通道光信号增益控制，解决DWDM系统中各通道的增益不平坦问题，提高光信号传输的OSNR，降低误码率(BER)，大大提高DWDM系统的传输距离、速率、容量以及可靠性。

　　1、技术方案及比较

　　光可调波分复用器（VMUX）的实现功能主要为：光功率自动控制及DWDM系统的分合波技术，DWDM系统分合波的实现技术有FBG、TFF及AWG技术，目前主要应用为TFF及AWG技术；光功率阵列衰减技术主要有MEMS阵列衰减 、液晶阵列及热光波导技术（PLC-VOA）阵列技术；目前主流应用技术为MEMS阵列及热光波导阵列技术，具体目前VMUX主要商用技术，如表1所示。

表1：主流VMUX商用技术比较

        2、结构设计与原理

　　光可调波分复用器（VMUX）的系列产品，分为开环控制型和闭环控制型，即VMUX及VMUX-PD两种产品，具体方案如图1﹑2所示。

　　光迅科技VMUX系列模块采用AWG技术实现波长的分合波，结合PLC技术，利用热光效应电流控制多通道光功率的变化，同时使用多通道集成及温控技术，实现40～48通道的光功率可调波分复用器，成本低、体积小、集成度及可靠性高。

　　1ch PLC-VOA原理如图3所示，通过改变每通道电流,实现通道热场变化，从而改变波导折射率，实现光功率的衰减；PLC-VOA Array 内部结构如图4所示。

　图4  PLC-VOA Array内部结构

　　目前PLC-VOA Array通道衰减范围可以达到35dB以上，同时具备良好的PDL、响应时间及温度特性，其电光曲线及PDL特性如图5、6所示：

　
图6 PLC-VOA Array PDL特性

 

　图7 VMUX在光传输网应用示意图

　　VMUX在OTN系统中的光传输层得到大量应用，主要用于通道功率控制，实现预均衡功能；一方面配置在OTM 站点，能够对各通道的光功率单独调整，实现通道功率的预均衡，调整OTU发光功率，并保证一致性，实现合波输出；另一方面应用于OA站点配合AWG使用，解决线路传输中的通道功率增益不平坦问题，相当于DGE或DCE模块的功能；同时VMUX也可以用于OADM站点的上波ADD预均衡功能；另外VMUX也可用于光线路接收端，调整不同通道功率一致性，提高接收机的灵敏度。

　　VMUX在光传输网中的多种应用如图7所示，具体应用的节点可以根据系统情况进行调配，通过网管系统进行远端配置即可，极大地方便了业务的开展，提高了对客户需求的反应速度，同时也不需要人工操作，降低了维护成本。

　　4、市场前景

　　正是因为VMUX模块可以解决系统传输方面的诸多问题，大大提高DWDM系统的传输距离、速率、容量以及可靠性。说明VMUX模块在光通信系统中的重要性，势必成为DWDM系统中的关键光模块。根据相关权威公司的最新调查研究表明，2009～2010年全球市场VMUX的消耗是3.106亿美元。预测在此后的5年里，VMUX的需求量将以每年23.9%的速率增长。因此作为DWDM传输系统中的关键器件VMUX，在未来将有相当大的应用前景。