韩国大学团队开发5G前传新型可调谐光收发器

  ICC讯 近年来，网络视频平台业务的激增使得数据流量迅速增长，其已成为推动下一代通信技术发展的重要动力，同时也对通信容量提出了更高的要求。目前，通信容量提升的瓶颈主要在于5G通信中接入无线网的前传(FrontHaul)部分。与核心网络不同，前传波分复用(WDM，用于提高光通信中的信道数)网络需要高性价比的网络设备，其中低成本的WDM收发器至关重要，虽然其所需的可调谐激光技术已经发展成熟，但是可调谐滤波器尚未问世，因此低成本的可调谐光收发器仍然很难实现。

       针对以上研究现状，韩国国立釜山大学Min-Cheol Oh教授领导的课题组在Photonics Research2021年第2期发表的文章中开发了一种高性能的集成光学可调谐滤波器，进而发明了一种适用于5G前传网络的集成可调谐光收发器。

  可调谐收发器原理图。该收发器由基于聚合物波导布拉格反射光栅的可调谐激光器和可调谐滤波器组成。可调谐激光器包括安装在聚合物波导末端的SLD增益芯片，以及安装在波导另一端的布拉格光栅;可调谐滤波器分为两级：倾斜布拉格光栅和模式分选Y分支

  研究人员采用聚合物光波导技术，将可调谐激光器和可调谐滤波器进行集成得到了紧凑型的可调谐光收发设备。一方面，聚合物热光效应高，热约束性强，可在较宽波长范围内进行布拉格波长调谐;另一方面，新设计器件结构简单，可以轻松实现波长控制以及大批量生产。此外，聚合物激光器和滤波器均含有不同结构的布拉格光栅，因此可以通过兼容工艺同时制造。为了设计适用于WDM系统的高性能可调滤波器件，研究人员尝试了各种方法。

       最终，选用了非对称Y分支结构以及倾斜布拉格光栅结合的方式，进而满足5G前向回传实际应用的全部需求。通过使用两级倾斜布拉格光栅结构，大大抑制了相邻信道的串扰，清晰地表明了此设备对于5G前向回传光通信网络的适用性。该课题组一直致力于成本低廉且可批量生产的聚合物集成光学器件的研究。尤其是由聚合物波导制成的布拉格光栅器件，只需通过集成式加热器施加非常低的热功率，便可高效调谐反射波长。将宽带宽光源与作为外部结构的聚合物布拉格反射光栅对齐，便可得到可调谐激光器;将用于实现耦合正交模式的有倾斜角度的布拉格光栅和用于实现模式分选的非对称Y分支结构相结合，便可得到可调谐滤波器。

       韩国国立釜山大学Min-Cheol Oh教授表示，该项工作介绍了一种性能优良且可低成本大批量生产的聚合物波导制成的可调谐光收发器。在不久的将来，5G前向回传网络中将会采用该可调谐光收发器，并且还会进一步对WDM系统的整体性能进行测评，从而为将此新型聚合物可调谐光收发器部署到下一代WDM通信网络中打下基础。

  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