可调谐激光器在光通信网络中的应用
2009年第08期,第42卷 通 信 技 术 Vol.42,No.08,2009 总第212期 Communications Technology No.212,Totally
可调谐激光器在光通信网络中的应用
李振宇
(安阳工学院,河南 安阳455000)
【摘 要】可调谐激光器技术的日益成熟,使其在光通信网络中的应用逐渐增加。文中对可调谐激光器研究现状进行了探讨,并详细分析了MEMS 可调谐激光器优势特点。同时,文中对可调谐激光器在无源光网络、光突发交换网络和光标记交换网络中的应用进行了重点阐述。并在文章最后对可调谐激光器的技术及在光通信网络中的应用前景进行了预测。
【关键词】可调谐激光器;光通信;MEMS
【中图分类号】TN253 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2009)08-0004-02
Applications of Tunable Laser in Optical Communication
LI Zhen-yu
(Anyang University of Technology, Anyang Henan 455000, China)
【Abstract】More and more tunable lasers are used in optical communication because of its sophisticated technology. In this paper, the development of tunable laser is discussed, and the detailed characters of tunable laser based on MEMS technology is analyzed. Moreover, the applications of tunable laser in optical communications are described. Finally, the development of tunable laser technology, including its application in optical networks, if forecasted.
【Key words】Tunable laser;Optical communication;MEMS
0 引言
随着光通信网络的发展和扩大,对波长的要求也越来越多。如果采用传统的固定波长的激光器分配给每个波长信道,不但需要封装多个激光器,而且将大大增加的光通信网络的成本,并限制了光网络的扩展,以及网
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络灵活性。
光器(VCSEL)、可调谐光纤激光器通常借助温度、电
[2]
流、机械等以控制能量进行调节。其中,基于MEMS 技[3]
术制作的单片集成外腔可调半导体激光器凸显优势,大
大促进了可调谐激光器在光通信网络中应用的进程。 与传统的激光器相比较,MEMS 可调谐激光器在降低成本的基础上,具有较宽的波长调谐范围,连续可调性,较高的输出功率,同时提供高精度的波长准确度以及单纵模波长输出。此外,精密的外腔同时提高了可调谐激光器的输出性能,如窄的线宽,高的边模抑制比。另一方面,MEMS 技术的集成可调谐激光器的优势,主要表现在紧凑致密的设计大大减小了器件的尺寸,提高了调谐速度,具有较高的机械稳定性/可靠性。此外,MEMS可调谐激光器的优越性表现在,较低的加工成本,低功耗。由于加工工艺相似,以MEMS 技术为基础的器件简化了与集成控制电路(IC)相集成的工艺加工程序,并使总体的集成器件拥有良好的集成性能。
可调谐激光器的引入,不但可以有效降低光通信网络成本,节省波分复用(WDM)系统转换器,同时减少激光器与模块的数量,从而改进光网络的功能性,扩展网络灵活性,控制网络流量,并具有提供动态波长,自动恢复波长等功能。
1 可调谐激光器研究现状
波长可调激光器从上世纪80年代开始到现在,已开发出可调谐的分布反馈(DFB)激光器、分布布喇格反射器(DBR) 激光器、基于MEMS 的可调谐垂直腔面发射激
收稿日期:2009-04-28。
作者简介:李振宇(1971-),工程师,主要研究方向为电气控制,计算机控制。
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2 构建光通信网络
可调谐激光器的研究已引起人们更加广泛的关注。通信设备供应商不仅在寻找一些设备更新的技术,而且还在寻找一种能降低网络超长距离通信运转费用的技术。远距离和大都市通信要求通信网络具有快速、灵活开关和重新组合等特点,而具有高输出功率、窄线宽、低噪声、高边模抑制比和高可靠性的最新一代可调谐激光器恰好能满
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足这种需求。
图2 光标签头产生
3 结语
可调谐激光器可实现通信设备小型化、多功能、集成化、低功耗,并有扩展网络灵活性、控制流量、减少备用激光器数量、降低成本等优点。在提供精确光波长标准、充分利用全部光纤带宽、提高网络容量和效率、提高系统功能性等方面有着重要意义。目前,在基于可调谐激光器搭建的分组交换网、接入网、快速波场交换系统等实验中,波长的稳定快速可调谐优点逐步显现。相信伴随着可调谐激光器的日益成熟,定将促进光网络的发展,并最终将会代替大量在应用市场中占主流的固定波长激光器而成为主要光源。
图1 WDM-PON
光纤接入网对可调谐激光器需求更为迫切,因为接入网直接面对用户,需求量大,对成本控制必须非常严格。基于可调谐激光器的多波长无源光接入网(WDM-PON)系统颇具吸引力,满足了接入网高速率通信的同时,有效降低了设备费用和管理成本。可调谐激光器的引入代替了有数十个激光器组成的激光器阵列(LD-array),同时减少了阵列波导光栅(AWG)的使用数量,大大降低了系统成本。
可调谐激光器不但是DWDM 光网络系统的理想光源,同时还是光突发交换网络(Optical Burst Switch Network, OBS)中重要的结构器件。在光突发交换网络中,最重要的是构建缓存模块,并且必须满足突发包缓存的超长性和可变性的要求[5],利用可调谐激光器可以精确控制光纤延迟线的长度,从而实现高可靠性的突发通信。
光标记交换中对可调谐激光器在性能和速度方面提出了更高的要求,良好的波长稳定性和快速的调节速度可以在光标记交换网络中,实现光标签头的产生和再生等功能。标签头的产生主要采用全光波长变换技术,如图2所示。这种变换方式,结构简单紧凑,消光比高,当采用快速可调谐激光器后(调谐速度几个微秒时),转换速度可达到40 Gbit/s 以上[6-7]
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更 正
现更正《通信技术》2009年第04期《IMS 的QOS 架构和控制机制以及一种新的服务模型》一文的第三作者简介为:张为冬(1977-),男,国家广电总局广播科学研究院助理工程师,主要研究方向为广播电视检测,网络融合。特此说明。
《通信技术》编辑部 2009年7月15日
参考文献
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