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高速光收發(fā)模塊中WDM波分技術簡介  目前光模塊的波分復用組件主要有兩種實現(xiàn)技術：基于空間光學的TFF（薄膜濾波器Thin-Film Filters），基于PLC（集成平面光波導 Planar Light Circuit ）的陣列波導光柵(Arrayed Waveguide Grating，AWG)、刻蝕衍射光柵（Echelle Diffraction Grating, EDG）、級聯(lián)MZI陣列（Mach-Zehnder interferometer, MZI）等。其中TFF(基于Z-BLOCK)和AWG(陣列波導光柵)是兩種最常用、最典型的MUX/DEMUX子組件。 TFF（Thin Film Filter）薄膜濾光片技術，在光模塊里所用的TFF技術主要采用Z-block方法來實現(xiàn)。利用自由空間光學（Free Space Optics）設計，結合準直器，用4個CWDM波長的濾光片通過微光學的方式進行合波和分波。通過波分復用/解復用器，在一根光纖中傳輸1271nm、1291nm、1311nm、1331nm四個波長信號。  為了簡化封裝工藝，以減小尺寸和降低成本，人們開發(fā)了基于集成光學技術的CWDM4 AWG芯片。AWG（Arrayed Waveguide Grating）平面陣列波導光柵技術，基于CWDM4-AWG的芯片目前已經(jīng)成熟且大規(guī)模應用于100Gbps CWDM4 QSFP28的產(chǎn)品中。 最早的CWDM4 AWG芯片，輸入/輸出端口位于兩端，如下圖所示。為了便于繞纖并集成于光纖收發(fā)模塊中，人們開發(fā)了單側(cè)輸入/輸出的CWDM4 AWG芯片，通過彎曲波導將輸入端口繞至輸出端，如圖所示。這樣的設計，也進一步簡化了波導與光纖陣列之間的耦合工藝。當然，由于芯片寬度有限，波導彎曲半徑小于1mm，會引入一定的彎曲損耗。  一個CWDM4光纖收發(fā)模塊中，需要兩個CWDM4 AWG芯片，一個用于光信號的復用發(fā)射，另一個用于光信號的解復用接收。發(fā)射端的CWDM4 AWG芯片目前主要采用圖所示的單側(cè)輸入/輸出結構，而在接收端，解復用的各個波長終將被光探測器檢測，無需耦合到單模光纖中繼續(xù)傳輸。為此，接收端CWDM4 AWG芯片通常采用圖4所示的兩側(cè)輸入/輸出結構，輸出端口采用多模光波導，并將輸出端面拋光成45°斜面，實現(xiàn)光束的90度轉(zhuǎn)折，入射在光探測器陣列上，后者被直接貼裝在PCB板上。 Z-block和AWG均有各自的優(yōu)缺點，Z-block技術具有損耗低和信道質(zhì)量好的優(yōu)點，基于Z-block技術的CWDM4模塊，能支持100G或更高速率的信號傳輸10公里及以上。在應用趨勢上，AWG多應用于傳統(tǒng)光模塊接收端，具備極佳的成本優(yōu)勢和封裝優(yōu)勢。 目前這兩種方案都有廠商在應用。 下面介紹一下TFF技術中的幾個重要組件。 Z-block 波分復用/解復用組件是高速率光模塊最為重要的部件之一，而Z-block是波分復用/解復用組件里面核心的器件。 |
