原创 5G技术中的无源光器件(一)

2020-11-16 10:40 582 1 2 分类: 通信 文集: 5G网络
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。
1. 基于MCS的CDC ROADM
5G技术和互联网应用的高速发展带来带宽需求的激增,促进全光网络的升级。作为全光网中的关键部分,ROADM及相关无源光器件市场有望迎来快速增长。近些年,ROADM技术逐渐下沉至城域网,进一步提高了市场需求。
ROADM即可重构光分插复用器,可下载/上载任意波长组合。随着互联网流量的快速增长,传统的ROADM交换节点无法满足系统要求。逐渐向无色/无方向/无争用(CDC)发展。
最主流的ROADM结构如图1所示,其NNI侧(节点之间的互联)由1×N端口WSS构成,而UNI侧(用于本地的波长上/下载)由多播光开关MCS构成。一个M×N端口MCS开关有M个输入端口和N个输出端口,由M个1×N端口光分路器(PS)和N个M×1端口光开关(OSW)构成。光信号从其中一个输入端口输入,首先被光分路器分成N份,向所有N个光开关广播;然后由对应目标输出端口的光开关选择接收到的光信号,而其他光开关而忽略该信号。
根据1×N端口WSS和MCS的功能,此ROADM结构可实现CDC功能,然而,MCS中的光分路器在分光广播时,产生的损耗太大,因此需要光放大器阵列来补充光功率。配置光放大器阵列,其代价不菲,因此要求现有的EDFA,进一步减小尺寸和降低成本。EDFA中的光学元器件,如WDM、光隔离器、TAP耦合器、可调光衰减器VOA、光探测器PD,需要通过功能混合集成,以减小尺寸和降低成本。

 
图1. 基于MCS的CDC ROADM结构
2. MCS模块中的1×N端口光开关
如图2所示,一个M×N端口MCS开关需要使用N个M×1端口光开关(OSW)。由于MCS模块中需要的1×N端口光开关数量较多,且每个光开关端口数较多,传统的机械光开关不能满足尺寸和损耗要求,MEMS光开关成为主流解决方案。

图2. MCS模块结构
如图3所示的1×N端口MEMS光开关,可通过化学腐蚀减小光纤外径。配合各种光纤排列方式,来减小边缘端口的离轴量,以便在MEMS微镜的偏角范围内容纳更多端口数,并减小因像差引起的损耗。

图3. 1×N端口MEMS光开关
3. 分支光分路器
在1×N端口光分路器(PS)中,最基本的单元为Y分支光分路器,其原理如下图4所示。光波模式在分支区被绝热转换,使光功率被均匀地分配到两个分支波导之中。多个Y分支的级联构成一个具有大端口数的光分路器。Y分支光分路器通常由玻璃波导制成,如图5所示。

图4. Y分支光分路器原理示意图

图5. 基于Y分支级联的光分路器
亿源通深耕光通信行业20年,拥有强大的研发、生产能力,提供专业的OEM、ODM服务,产品有光纤连接器、光纤跳线、WDM波分复用器、PLC分路器、MEMS光开关等光无源器件。在5G基站的大规模建设环境下,亿源通加强5G系列产品的生产和研发,支持5G快速建设,助力国家“新基建”战略落地。
5g

作者: hycsystembella, 来源:面包板社区

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