PON中的Triplexer和Diplexer技术

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1、PON中的Triplexer和Diplexer技术作者：AmyZhao，ZilongWang　发布时间：2007-07-0403:31:14　来源：《光波通信》2007年6/7月    在FTTH解决方案中，PON成为了目前主流的光接入方式，现在用于GPON、EPON的单纤双向（Diplexer）和单纤三向（Triplexer）技术得到了各个大公司的高度重视。在PON结构中，位于局端OLT中的Triplexer器件的功能是实现下行数据流1550nm、1490nm波长光信号的发射以及上行1310nm波长光信号的接收，而位于用户端O

2、NU中的Triplexer器件则实现下行1550nm、1490nm波长光信号的接收以及上行1310nm波长光信号的发射。Triplexer和Diplexer技术FTTH要得到普及，关键是降低接入网用户端（ONU）的成本。因此单纤三向器件是最关键的光器件。所谓单纤三向传输技术就是指在单根光纤中传输三个信道（波长）的信息，即采用一个波长（1550nm）传输电视信号，另外两个波长（1310/1490nm）传输上下行数据。由于在FTTH系统OLT到ONU之间普遍采用的是一点到多点的PON拓扑结构，因此用于客户端的Triplexer的器件

3、数量将远超过用于局端的Triplexer。同时，为了满足用户不同的需求而采用更简单的业务传输，即在PON光器件中只需要两路信道，一路用于1310nm光信号的发射，另一路用于1490nm光信号的接收，因而在光路结构上更简单，成本更低廉，这就是单纤双向器件。Triplexer和Diplexer器件的发展历程大致经过分立元器件组装、成熟光学功能元件合成、滤波片与基于平面波导芯片混合集成、单片有源材料集成四个阶段。以Triplexer为例，最开始阶段是采用现有的光学分立元件组成，包括滤波器、半导体激光器、探测器、准直器等器件。这种技术的

4、优点是所有的分立器件技术都很成熟可以直接采用，可靠性高；缺点是体积大，元件数目多达数十片，耦合的次数较多，组装对准复杂。因而存在很大的光学和电学干扰，使得器件整体的性能劣化。第二阶段是先把分立无源分波/合波滤光片与激光器、探测器进行TO-CAN封装好后再进行整体的对准耦合封装。这种技术的优点是减少了耦合次数，大大缩小了器件的体积，减少了光和电之间的干扰，容易实现批量化生产，从而降低成本；缺点是工艺复杂，现在有些技术指标难以能达到PON局端的要求。第三阶段为混合集成阶段，是由半导体激光器、探测器芯片、平面光波导、介质膜滤光片构成。

5、具体耦合封装过程为：先将光纤与平面波导芯片耦合粘接在一起，然后分别将激光器和探测器进行最佳的耦合对准，最后进行整体封装。它的优点是体积进一步减小，平面波导光路稳定，耦合次数大量减少，适合于大规模生产并易于降低成本。但主要问题是由于平面光波导芯片的尺寸小而导致光串扰和电干扰之比更大，且平面波导耦合封装技术起点高，操作技能强等特点使得波导的耦合成本高。第四阶段为在有源材料（如磷化铟）中实现单片集成，也就是在有源材料中把分光功能的波导（如对1310nm、1490nm和1550nm波长实现衍射分离）和激光器、探测器集成在一起。具体的制作

6、工艺为：在有源层衬底上生长蚀刻出光波导回路用于实现光路功能；制作蚀刻衍射光栅（EDG）用来分离波长；再制作出探测器PD、MPD；用金属化学沉积法制作半导体激光器。这些工艺涉及的技术先进、复杂，也是发展的最高阶段。目前国外有几个大公司和研究所在做这方面的工作。与上面介绍Triplexer器件发展类似，Diplexer的发展也是经历了同样的过程，只不过少一个1550nm的视频广播功能而已，因而制作方面要简单一些。目前，在国内，Triplexer和Diplexer器件主要是把分立的元器件如半导体激光器、探测器、透镜、1490/1550

7、膜片和准直器等进行对准调节并实现其功能。国外有些公司在研究混合集成时所用的波导芯片。Triplexer、Diplexer主要技术要求GPON和EPON器件应用环境主要是用户端，因此应用环境很恶劣，故对器件的要求很高。下面主要阐述Triplexer和Diplexer器件中所用的激光器、探测器、膜片以及混合集成的波导芯片的性能要求等。Trilexer器件包含两个下行波长1490nm、1550nm和一个上行波长1310nm的滤波或复用/解复用器，三个波长的带宽要求不同，分别为20nm、10nm和100nm，这是为了防止激光器和探测器的

8、中心波长漂移而引起性能恶化等问题。同时根据EPON和GPON的传输距离的要求，EPON传输距离为10千米到20千米，GPON则为20至60千米的距离。因此在激光器选用上，EPON以F-P多纵模激光器为主，而GPON以DFB单纵模激光器为主。在GPON中同时为了得