100 GHz 40通道智能DWDM模块-VMUX

孙莉萍 吴晓平 张宇烨 喻杰奎 胡强高 许远忠
（武汉邮科院光迅科技有限责任公司 湖北 430074）

摘要：本文基于DWDM系统中的通道增益不平坦给系统带来的诸多问题，提出了一种新型光器件－DWDM智能模块VMUX；然后详细介绍了其结构，分析了其各项指标的特性；最后得出了此VMUX模块具有体积小、低插入损耗（<7dB）、低偏振相关损耗（PDL<0.3dB@10dB，PDL<0.4dB@15dB）、高隔离度、低响应时间、高可靠性及优良温度特性等优点。
关键词：密集波分复用技术 介质膜滤光片 光衰减器

1 引言

掺铒光纤放大器(EDFA)与密集波分复用(DWDM)技术相结合已成为当前高速率和大容量光纤通信的主要手段。但是，由于EDFA的增益谱不平坦, 使得DWDM系统中的若干不同波长信号经EDFA放大传输后，对应的增益不一致，而且随着长距离通信系统中的多个EDFA级联，使得这种增益不平坦性不断积累，造成信道（波长）的功率分配不均，导致系统的动态失衡；另外，当信道数增减或某信道功率改变时，也会引发其它信道功率跳变，接收机各个信道收到的光功率值和光信噪比(OSNR)便各不相同。这种非均衡性对整个系统的传输性能非常有害，往往会使各路信号之间发生串扰，使某些波长信道的误码率(BER)高于指定值，如果非均衡功率值过高使得光信号在光纤传输中发生非线性效应，并使接收光功率值超过接收机的最大动态范围，如果非均衡功率值过低使得接收光功率值低于接收机的灵敏度，则接收不到光信号等诸多不良影响。

为了实现光信号在DWDM系统的长距离高速无误码传输，必须对每个通道光功率进行均衡。光迅科技的100GHz 40通道VMUX(Variable Optical Attenuator+Multiplexer，简称VMUX)智能模块，基于介质膜滤光片（TFF）技术与MEMS(Microelectromechanical System，简称MEMS)光衰减技术，有效动态控制各通道的光功率，使其一致。与基于AWG和PLC技术的VMUX相比，此模块具有体积小、低插入损耗（<7dB）、低偏振相关损耗（PDL<0.3dB@10dB，PDL<0.4dB@15dB）、高隔离度、低响应时间、高可靠性及优良温度特性等优点。

2 VMUX模块结构及指标特性

2.1 VMUX模块结构

VMUX是信道光功率预均衡合波模块，具有合波和各信道光功率预均衡的功能。VMUX模块提供40路光信道可调光衰减及合波（或者32路，具体可按照用户的要求决定），可在电路控制下调节输入与输出之间的光衰减量，主动上报告警信息，根据网管要求执行相关操作，上报相关信息。VMUX结构与应用如图1所示。

其中VMUX模块的合波基于成熟的介质膜滤光（TFF）技术，VOA采用可靠的MEMS光衰减技术。

 2.2 MEMS VOA电压与功率衰减的关系

基于MEMS技术的VOA采用简单的直流电压控制，具体光功率衰减与电压的曲线如图2所示，其最大衰减值可以达到16dB，并且此VOA连续可调，重复性好。

   2.3 优良的温度特性

VMUX模块具有良好的温度特性，其单通道在不同温度下的光功率衰减曲线如图3所示，-10℃到65℃温度条件下，低衰减区的温度相关损耗小于0.4dB，高衰减区则小于0.1dB。

 2.4 低响应时间

VMUX模块具有低的响应时间，无衰减到高衰减响应时间曲线如图4所示（电触发模式），响应时间为8ms。图5为高衰减到无衰减响应时间曲线，其响应时间27ms，所以累计总的响应时间不超过35ms。

  同时VMUX模块通过了Telcordia GR-1209-CORE等一系列可靠性试验，具体指标见表1。

    3.结论
  
光迅科技基于介质膜滤光（TFF）和MEMS技术的智能VMUX模块具有简单低直流电压控制，低插入损耗、低偏振相关损耗、低响应时间、低功耗、优良的温度特性以及高可靠性，采用通用的RS232串口控制方式，灵活方便控制每一个通道信号光增益等优点，正是因为其优良的特性很有希望成为下一代WDM系统中的关键光器件（附1：VMUX产品实物图）。

  参考文献

胡强高, 160*50GHz密集波分复用/解复用器，光纤通信技术，2002第3期（总第151期）

马琨 孙莉萍，基于步进电机细分控制技术的小型可变光衰减器, 光纤通信技术，2002第3期（总第151期）

Hisato Uetsuka et.al Variable Optical Attenuator Combined with an Arrayed Waveguide Grating Filter for Next-generation WDM System ,HITACHI CABLE REVIEW No.20(8 2001):15～18

Roger.Allan, Highly Accurate Dynamic Gain Equalizer Controls Optical Power Precisely , ELECTRONIC DESIGN, February 4, 2002: 37～40