5G技术中的无源光器件(三)

5G技术的兴起和5G基站的大规模建设,使无线通信逐步呈现高速大容量的特点。5G技术背后的基础是庞大的光纤通信网络。可以预见,现有的光纤通信网络将在未来的一段时间内陷入速度与流量的瓶颈,随之而来的是对光通信器件要求的提高。另外,DWDM、ROADM和相干接收等技术逐步从广域网下沉至城域网,对光通信器件提出了新的要求,也极大地扩充了该领域的市场份额。


7. 动态增益均衡滤波器(DGE)

在基于ROADM技术的城域网光纤链路中,DWDM信道较为复杂。叠加EDFA的增益谱不平坦,具有固定透射谱的GFF已不能满足要求。系统需要透射谱能动态调整的DGE。DGE有两类实现途径,其一是对每个信道进行独立的调控,其二是对透射谱进行整体操控。

对独立调控每个信道的方案,一般采用自由空间光学结构,通过一个空间光调制器SLM控制每个信道的衰减水平,如下图11所示[1]。


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图11.采用自由空间光学结构的DGE原理图[1]

 

SLM可以采用MEMS微镜阵列方案,或者采用光栅光阀(GLV)方案。其中GLV方案也是基于MEMS技术制备,如下图12所示,应用了光的衍射原理进行工作[2]。


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图12.光栅光阀结构原理图[2]

 

对整体调控透射谱的方案,一般是采用基于多级串联结构的正弦滤波器。通过每级的相位调节对谱线进行整体调控。


8. 动态光网络中的可调光衰减器(VOA)

在全光网络中,不均衡的信道功率会影响到光网络的正常工作。可调光衰减器(VOA)是其中应用最多的一种基础光器件,被用于信道均衡。

基于MEMS微镜的VOA,具有封装结构简单,成本低的特点。

图13展示了基于MEMS微镜的VOA结构。带有双光纤准直器的尾纤作为输入/输出端口。准直后的光束通过MEMS反射镜反射,从而连接输入/输出端口。通过控制反射镜的偏转角度使光束偏转,从而控制衰减量。


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图13.基于MEMS扭转镜的VOA结构

 

图14展示了最终封装好的MEMS VOA与一元硬币的大小比较,可见基于MEMS的VOA具有体积微小,结构紧凑的优点[3]。


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图14.装配完成的MEMS VOA[3]


参考文献

[1]      T. Loukina, R. Chevallier, J. L. de Bougrenet de la Tocnaye, M. Barge, Dynamic spectral equalizer using free-space dispersive optics combined with a polymer dispersed liquid crystal SLM, Journal of Lightwave Technology, 21(9): 2069-2073, 2003

[2]      A. Pothisorn, A. J. Hariz, B. Wedding and O. Trithaveesak, Fabrication of a grating light modulator using standard CMOS processes, 2011 6th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, Kaohsiung, pp.1229-1232, 2011

[3]      Huangqingbo Sun, Wei Zhou, Zijing Zhang, and Zhujun Wan, A MEMS Variable Optical Attenuator with Ultra-Low Wavelength-Dependent Loss and Polarization-Dependent Loss, Micromachines, 9(12): 632, 2018

 

本文结束。


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