光通訊芯片及光器件 / 光通訊芯片及光器件

光通訊芯片及光器件

(1)波長選擇開關(WSS)

波長選擇開關(WSS,Wavelength Selective Switch),是可重構的光波分復用器(ROADM,Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexing)的核心關鍵模組,其對ROADM設備的重要性相當于PC的CPU,ROADM根據使用場景和規格不同,需要多個WSS器件。ROADM作為全光網最重要的組成部分之一,可以給光網絡帶來靈活可變、降低功耗和成本、充分利用網絡空閑資源等優勢,在低時延傳輸與交換的技術實現上,基于WSS技術的ROADM已經成為業界重要的技術實現方式。




典型ROADM結構


(2)用于WSS的LCOS芯片

目前,隨著光纖通信技術的演進,對基于WSS實現的ROADM設備提出了更高的要求,CDC-F (方向無關、波長無關、競爭無關、支持靈活帶寬)ROADM愈發重要,而基于LCOS實現的WSS由于其高靈活性已成為主流方案。

WSS的技術方案主要有三種:MEMS、LCOS、LC,三者技術特點對比如下:

序號 技術方案 特點 Flexgrid 應用前景
1 MEMS 光路簡單,損耗小,端口擴展性好。 不支持 有限應用
2 LCOS 光路復雜,損耗大,端口擴展性好。 支持 主流方案
3 LC 光路復雜,損耗小,端口擴展性差。 支持 有限應用

基于LCOS的WSS深刻地影響了ROADM系統的設計。過去基于MEMS的WSS需要提前定義好每個通道的間隔(例如100 GHz或者50 GHz),之后無法進行改變。但是 LCOS 上的百萬級別的像素可以任意改變每個通道的間隔,在超100 Gbit/s時代充分利用了頻率資源提高頻譜效率,開啟了靈活柵格的時代。

通過LCOS技術實現WSS方案靈活性相當高,在相位改變改變光方向的同時,還可以通過相位調節來矯正色散,此外除了補償色散,靠調相還可以做很多事情,比如用于脈沖整形等等,除此以外,基于LCOS的WSS還有著以下明顯優點:靈活的頻譜覆蓋范圍,自適應對準以及穩定性。采用LCOS技術實現的M×N WSS,屬于第三代ROADM,是當前的研究熱點,旨在增加端口數和提高性能,備受關注。


LCOS 芯片


(3)基于LCOS的WSS在5G中的應用

5G對光通信發展的帶來了新機遇和挑戰。光纖、光模塊、光接入網絡系統等整個產業都會因5G建設而受益,5G架構使回傳/中傳/前傳容量擴大幾十倍,達數十上百Gbps級。在5G網絡建設過程中,5G基站解決了高速接入問題,但5G的低時延要求仍需光纖網絡的升級擴容才能支持。為提升網絡配置效率、降低時延,要求新一代光網絡是智能化彈性光網絡,可基于SDN(Software?Defined?Network,軟件定義網絡)實現網絡重構,SDN網絡可以根據軟件設置進行重新配置,免除手動操作,可通過ROADM實現。光纖網絡升級重點是城域網,目前的城域網主要基于FOADM(固定光分插復用器)技術,用于骨干網的ROADM技術將從骨干網下沉至城域網,將給ROADM及其核心器件WSS帶來爆發式增長的市場需求。

隨著5G對全光網要求的提高,能提供高端口數、靈活帶寬的LCOS WSS成為主流,主要是因為其靈活性相當高,具有靈活的頻譜覆蓋范圍、自適應對準能力以及高穩定性。但高端口WSS(1X32,1X64及以上)僅剩LCOS一種技術以及極其有限的幾家供應商。

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