可重构光分插复用器

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1、第五章可重构光分插复用器张敏明：mmz@hust.edu.cn万助军：zhujun.wan@gmail.com华中科技大学光电学院第五章可重构光分插复用器5.1全光通信网中的ROADM5.2波长阻塞器5.3波长选择型ROADM5.4波长选择开关5.5ROADM技术对比全光通信网的结构全光通信网节点设备：广域网－N维OXC；城域网－2维ROADM；接入网－MUX/DEMUX；环网互连－4维OXC。全光通信网的优点：投资成本低，因为省去了大量昂贵的高速电子设备；运营成本低，可靠性提高，因为网络元件大大减少；体积小，因为省去了光－电－光转换，设备复杂度下降；升级方便，因为采用光交换，

2、与通信速率和协议格式无关。OXC和ROADM是实现动态全光通信网的关键器件双向光纤环网中的节点设备双向光纤环网中的ROADM节点结构：当环网正常运行时，两个光开关均为Bar状态，顺时针环网和逆时针环网各传输半数波长；当线路发生故障时，邻近故障点的两个节点中，靠近故障点的两个光开关均切换到Cross状态，信号经这两个光开关由顺时针环网绕至逆时针环网，组成一个新的两倍长度的环网，而故障点被旁路，在新环网中传输的是所有波长。当节点内部发生设备故障时，该节点的两个光开关均切换到Cross状态，线路经这两个光开关组成新的环网，故障节点被旁路。城域网结构的演化考虑器件的级联特性，光信号能够透

3、明通过的节点数量一般为16～24个，而城域网中总节点数量往往达到100～150个，因此城域网一般被分成数个互联的环网。一个新建城域网初始节点一般只有20～50个，因此初始的城域网结构相对简单，但是需要为升级扩容作好准备，因此需要大量的动态器件ROADM和OXC。ROADM的市场需求2006年9月，HeavyReading发布ROADM设备市场研究报告，对之前两年的市场额度进行统计，并对之后五年内的市场发展进行预测，预计2011年较2006年增长246%，市场总额将达到9.2亿美元。广义的ROADM概念ROADM－从输入端口上/下载任一或任一组波长；OXC－将任一输入端口中的任一或

4、任一组波长，切换到任一输出端口；WSS－将输入端口中的任一或任一组波长切换到任一输出端口。由WSS构成的ROADM和OXCROADM的分类广播&选择型ROADM（B&S型）：损耗低、通带特性好，一个环网中可以串联更多ROADM节点；初装成本低，初装时只需上/下载少数波长，而升级扩容时只需增加可调滤波器和可调激光器；上/下载波长数较多时成本偏高。波长选择型ROADM（WS型）：体积小；上/下载波长数较多时成本低的多，特别是基于PLC技术的单片集成方案；直通信号的损耗偏大，串联节点少；初装成本偏高。从结构角度分成B&S型和WS型：I类ROADM：每个ADD/DROP端口只能上/下载固

5、定波长；II类ROADM：每个ADD/DROP端口上/下载波长不固定；波长选择开关；OXC器件。从功能角度分成四类：波长阻塞器第五章可重构光分插复用器5.1全光通信网中的ROADM5.2波长阻塞器5.3波长选择型ROADM5.4波长选择开关5.5ROADM技术对比基于MEMS技术的波长阻塞器基于MEMS微镜技术贝尔实验室的Neilson等人报道可阻塞任一或任一组波长；具有动态通道均衡功能；通道数为64，通道间隔为100GHz；IL小于5dB，PDL小于0.35dB；串扰低于-35dB；0.5dB带宽和3dB通带宽度分别为58GHz和87GHz；靠静电吸引扭转MEMS微镜，功耗非

6、常小。基于液晶技术的波长阻塞器基于液晶（LC）技术JDSU公司方案可以阻塞任一或任一组波长；具有动态通道均衡功能；通道数为100，通道间隔为50GHz或100GHz；IL小于5dB，PDL小于0.3dB；串扰低于-40dB；0.5dB带宽大于50GHz（通道间隔100GHz）。基于PLC技术的波长阻塞器基于PLC技术Neophotonics公司方案可以阻塞任一或任一组波长具有动态通道均衡功能；通道数为32，通道间隔为100GHz；IL小于5dB，PDL小于0.4dB；串扰低于-35dB；0.5dB和3dB带宽分别为50GHz和68GHz；总功耗13W，包括阻塞器阵列的功耗9W和两

7、个AWG的温控功耗4W阻塞器采用两级MZI光开关以降低串扰第五章可重构光分插复用器5.1全光通信网中的ROADM5.2波长阻塞器5.3波长选择型ROADM5.4波长选择开关5.5ROADM技术对比基于PLC技术的WS型ROADM基于PLC技术的传统ROADM结构：由于材料不兼容，PD阵列不能集成在PLC芯片上，PD芯片与PLC芯片采用倒装方式封装在一起，通过PLC芯片上的反射镜阵列进行耦合；采用两级串联光开关以提高消光比。基于PLC技术、上/下载模块分离的ROADM结构：上/下