聲光可調(diào)諧濾波器

OADM在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的SDH(電同步數(shù)字層次結(jié)構(gòu))分插復(fù)用器在時(shí)域內(nèi)完成的功能，而且具有透明性，可以處理任何格式和速率的信號(hào)，這一點(diǎn)比電ADM更優(yōu)越。鑒于OADM在骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)及本地接入中的重要作用，國(guó)內(nèi)外各大學(xué)、公司和團(tuán)體都展開了比較深入的研究，有力的推動(dòng)了OADM商業(yè)化進(jìn)程。美國(guó)于1994年開始的MONET計(jì)劃，包含基于聲光可調(diào)諧濾波器結(jié)構(gòu)的8波長(zhǎng)通道OADM節(jié)點(diǎn)的研究。歐盟于1995年開始的ACTS計(jì)劃中有COBNET(聯(lián)合光干線通信網(wǎng))和METON(光城域通信網(wǎng))兩個(gè)項(xiàng)目都與OADM有關(guān)，該計(jì)劃對(duì)OADM器件進(jìn)行了廣泛而深入的研究。從商業(yè)化程度來看，目前Lucent公司已經(jīng)研制出40×10Gb/s帶有完善網(wǎng)絡(luò)接口的OADM節(jié)點(diǎn)，并成功推向市場(chǎng)。其它如Alcatel，Siemens，NEC等公司也都有成熟產(chǎn)品推出。目前國(guó)內(nèi)對(duì)OAMD的研究也取得了很大進(jìn)展，在863-300項(xiàng)目"中國(guó)高速信息示范網(wǎng)"中，大唐、武郵、中興分別完成了8路波長(zhǎng)，任意上下的OADM節(jié)點(diǎn)，具有完善的網(wǎng)絡(luò)管理接口，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求，對(duì)OADM進(jìn)行靈活配置。

一般的OADM節(jié)點(diǎn)可以用四端口模型來表示，基本功能包括三種:下路需要的波長(zhǎng)信道，復(fù)用進(jìn)上路信號(hào)，使其它波長(zhǎng)信道盡量不受影響地通過。OADM具體的工作過程如下:從線路來的WDM信號(hào)包含N個(gè)波長(zhǎng)信道，進(jìn)入OADM的"Main Input"端，根據(jù)業(yè)務(wù)需求，從N個(gè)波長(zhǎng)信道中，有選擇性地從下路端(Drop)輸出所需的波長(zhǎng)信道，相應(yīng)地從上路端(Add)輸入所需的波長(zhǎng)信道。而其它與本地?zé)o關(guān)的波長(zhǎng)信道就直接通過OADM，和上路波長(zhǎng)信道復(fù)用在一起后，從OADM的線路輸出端(Main Output)輸出。

根據(jù)不同的組網(wǎng)設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)需求情況和資源配置，光網(wǎng)絡(luò)對(duì)用于其中的OADM節(jié)點(diǎn)有一定的要求，主要集中在性能要求上，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:重構(gòu)性、可擴(kuò)展性、透明性以及多通道處理能力。

此外，引入OADM對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理有利有弊。盡管OADM允許光信道的靈活管理，但其靈活性不是完全不受約束的，OADM帶來的信號(hào)惡化需要認(rèn)真考慮。在網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)與OADM的光性能上存在一個(gè)技術(shù)選擇的平衡點(diǎn)。

OADM節(jié)點(diǎn)的核心器件是光濾波器件，由濾波器件選擇要上/下路的波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)路由。目前應(yīng)用于OADM中的比較成熟的濾波器有聲光可調(diào)諧濾波器、體光柵、陣列波導(dǎo)光柵(AWG)、光纖布拉格光柵(FBG)、多層介質(zhì)膜等。

根據(jù)可實(shí)現(xiàn)上下波長(zhǎng)的靈活性，OADM可分為固定波長(zhǎng)OADM、半可重構(gòu)OADM和完全可重構(gòu)OADM。從實(shí)際應(yīng)用上看固定波長(zhǎng)OADM和半可重構(gòu)OADM已可以應(yīng)用于系統(tǒng)中，而在大型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中可以上下任意波長(zhǎng)信道的完全可重構(gòu)OADM實(shí)現(xiàn)起來還有一定難度。

從OADM實(shí)現(xiàn)的具體形式來看，主要包括分波合波器加光開關(guān)陣列及光纖光柵加光開關(guān)兩大類。

1)分波合波器加光開關(guān)陣列

這種結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)路由采用分波合波器，OADM的直通與上下的切換由光開關(guān)或光開關(guān)陣列來實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)的支路與群路間的串?dāng)_由光開關(guān)決定，波長(zhǎng)間串?dāng)_由分波合波器決定。由于分波合波器的損耗一般都比較大，所以這種結(jié)構(gòu)的主要不足是插損較大。目前分波合波器多采用體光柵、多層介質(zhì)膜和陣列波導(dǎo)光柵等器件。從物理上看分波器反過來用就成為合波器，當(dāng)然在實(shí)際設(shè)計(jì)上分波器與合波器的考慮還是略有不同的,下面從構(gòu)成分波器的角度對(duì)這三種器件分別加以簡(jiǎn)要介紹。

多層介質(zhì)膜

多個(gè)FP腔級(jí)聯(lián)構(gòu)成多層介質(zhì)膜，根據(jù)每個(gè)FP腔的透過波長(zhǎng)不同來實(shí)現(xiàn)解復(fù)用功能，這是多層介質(zhì)膜的工作原理。其優(yōu)點(diǎn)是頂帶平坦，波長(zhǎng)響應(yīng)尖銳，溫度穩(wěn)定性好，損耗低，對(duì)信號(hào)的偏振性不敏感，在商用系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。但由于它要通過透鏡與光纖相連，因而光纖耦合需要精確校準(zhǔn)，另外其穩(wěn)定性也受到環(huán)境溫度的影響，因此在生產(chǎn)與復(fù)制過程中難以保證通帶中心波長(zhǎng)的精確控制。

體光柵

體光柵屬于角色散型器件。衍射光柵在玻璃襯底上沉積環(huán)氧樹脂，在其上制造光柵線，構(gòu)成反射型閃耀光柵。入射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，不同波長(zhǎng)的光以不同角度反射，然后經(jīng)透鏡匯聚到不同的輸出光纖，從而完成波長(zhǎng)選擇作用。由于體光柵是體型裝置，不易制造，價(jià)格昂貴。

陣列波導(dǎo)光柵

將光從普通的N×N星型耦合器的任何一處輸入都將傳到所有輸出端，沒有任何波長(zhǎng)選擇性。而在陣列波導(dǎo)光柵(AWG)中，任何工作頻段內(nèi)的輸入光都將從一個(gè)確定的端口輸出，這樣就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)用和解復(fù)用的功能。與目前常用的多層介質(zhì)膜相比，AWG的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜、信道間隔更窄，適用于多信道的大型節(jié)點(diǎn)。

AWG需要解決的問題有:偏振的影響、溫度的影響、光纖的連接與耦合。

2)光纖光柵

光纖布拉格光柵(FBG)是使用紫外光干涉在光纖中形成周期性的折射率變化(光柵)制成的光器件。其優(yōu)點(diǎn)是可直接寫入通信光纖，成本低，生產(chǎn)重復(fù)性高，可批量生產(chǎn)，易于與各種光纖系統(tǒng)連接，連接損耗小，波長(zhǎng)、帶寬、色散可靈活控制。存在的主要問題是受外界環(huán)境的影響較大，如溫度、應(yīng)變等因素的微小變化都會(huì)導(dǎo)致中心波長(zhǎng)的漂移。

干線WDM信號(hào)經(jīng)開關(guān)選路，每路的光柵對(duì)準(zhǔn)一個(gè)波長(zhǎng)，被光柵反射的波長(zhǎng)經(jīng)環(huán)行器下路到本地，其他的干線信號(hào)波長(zhǎng)通過光柵經(jīng)環(huán)行器跟本地節(jié)點(diǎn)的上路信號(hào)波長(zhǎng)合波，繼續(xù)在干線上向前傳輸。這個(gè)方案可以根據(jù)開關(guān)和光柵來任意選擇上下話路的波長(zhǎng)，使網(wǎng)絡(luò)資源的配置具有較大的靈活性。由于每個(gè)FBG只能下一路波長(zhǎng)信道，由于生產(chǎn)成本的原因，這種結(jié)構(gòu)只能適用于上下話路不多的小型節(jié)點(diǎn)。