反射式MEMS VOA在光通信系統中的應用

3.2 VMUX模塊

VMUX是信道光功率預均衡合波模塊，具有合波和各信道光功率預均衡的功能，即可對DWDM系統的每個(gè)通道光功率進(jìn)行均衡，實(shí)現光信號的長(cháng)距離無(wú)誤碼傳輸。VMUX模塊提供多路光信道可調光衰減及合波，可在電路控制下調節輸入與輸出之間的光衰減量。在光通信線(xiàn)路中，經(jīng)過(guò)EDFA之前的各波長(cháng)通道的光，都必須用VUMX模塊進(jìn)行功率均衡，以保證各通道的光信號功率控制在可允許的范圍內，避免非均衡增益經(jīng)EDFA放大而導致比較嚴重的非線(xiàn)性效應。

圖5 VMUX模塊結構示意圖

如圖5，VMUX模塊由均衡功率的VOA組和合波的MUX構成，其常見(jiàn)結構有兩種：一種是用可靠的MEMS VOA陣列與基于成熟的介質(zhì)膜濾光器(TFF)技術(shù)構建的MUX實(shí)現，另一種是用新興的PLC VOA陣列與基于波導陣列光柵(AWG)技術(shù)構建的MUX實(shí)現。兩者應用的場(chǎng)合各不相同，前者常用在信道數較少(n≤16)的系統中，此時(shí)的性?xún)r(jià)比高，MEMS VOA組無(wú)需配備制冷器與溫控電路，無(wú)需進(jìn)行散熱設計，且整個(gè)模塊具有更小的PDL與偏振膜色散(PMD)，更高的隔離度和更低的功耗。

3.3 增益可調EDFA模塊

作為光通信網(wǎng)絡(luò )中不可或缺的光器件，EDFA固有的增益曲線(xiàn)并不平坦，導致經(jīng)過(guò)分波后各信道的增益互不相同，使EDFA各信道的輸出信號功率和光信噪比(OSNR)存在一定的差異。這種功率和OSNR的不均衡性在級聯(lián)EDFA中的積累，可能會(huì )導致不良的后果——接收功率的不均衡程度超過(guò)接收機允許的動(dòng)態(tài)范圍，造成信號丟失;累積的信噪比不均衡，造成某信道的誤碼率超出系統的要求;增益壓縮不充分，造成接收信號功率低于接收機靈敏度(在給定比特率下)，產(chǎn)生失真。

采用可變光衰減器實(shí)時(shí)調節增益斜率，使EDFA放大后的信號光在整個(gè)波段內比較平坦。由增益曲線(xiàn)的抖動(dòng)(Ripple)可知，需要調節的衰減范圍一般只有幾個(gè)dB，反射式MEMS VOA是一個(gè)很好的選擇。它不僅具備成本低、快速響應、體積小、衰減精度高、低色散等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)外，還有較低的WDL、TDL和PDL，能極好地滿(mǎn)足系統的使用要求。

圖6 增益平坦EDFA結構示意圖

如圖6，是控制EDFA動(dòng)態(tài)增益斜率的有源增益斜率均衡器(AGSC)，在應用上要優(yōu)于靜態(tài)增益平坦技術(shù)。當輸入信號光功率發(fā)生變化時(shí)，經(jīng)過(guò)MEMS VOA到達EDFA的輸入光功率隨之變化，通過(guò)TAP PD的監測功率反饋電路，來(lái)調節泵浦源的光功率和MEMS VOA的衰減量，對所產(chǎn)生的增益傾斜進(jìn)行補償，以確保EDFA輸出光功率的增益平坦。

4 總結與討論

隨著(zhù)DWDM技術(shù)的飛躍發(fā)展，VOA也得到了越來(lái)越廣泛地應用，主要用于DWDM系統中各信道的功率均衡、實(shí)現增益平坦、動(dòng)態(tài)增益平衡和功率過(guò)載保護。在各種不同制造技術(shù)的VOA中，基于MEMS的VOA具備顯著(zhù)的優(yōu)勢，也吸引了全球光通信廠(chǎng)商的目光。MEMS VOA常與DWDM、EDFA和TAP PD等一起組合成模塊使用，在光通信系統小型化與集成化的前行之路上，已做出了巨大的貢獻。

當MEMS技術(shù)更趨成熟時(shí)，芯片的制造成本也會(huì )急劇下降，將不再是器件的主要成本因素。由于MEMS器件的封裝需要在凈化的防靜電環(huán)境下進(jìn)行，且封裝工藝精密復雜，因此設法降低MEMS VOA的封裝成本將是各器件制造商應該考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。