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2021/9/18 15:42

联通王光全:SOA应用需求广泛,需降低成本和提高耦合效率

C114通信网  林想

C114讯 9月18日消息(林想)9月16-18日,第23届中国光博会在深圳开幕。在大会期间召开的“千兆光接入技术发展论坛”上,中国联通研究院网络技术研究中心总监、教授级高工王光全表示,未来SOA技术在城域网络将有越来越多的应用场景,满足未来即插即用的大规模光接入需求,需要产业界共同推动SOA技术的进一步完善,降低成本和提高耦合效率。

 

放大器光网络实现长距离传输必不可少的关键部分,主要包括掺饵光纤放大器(EDFA)、喇曼光纤放大器(FRA)等光纤放大器和半导体光放大器(SOA),在传输、光接入和数通等不同专业网络中均有应用需求。近年来,随着光电子技术的不断进步,SOA技术发展呈现五大趋势:提高饱和输出光功率、降低增益偏振相关性、实现不同波段的放大、提高耦合效率、小型化,应用场景包括线性功率放大和光开关、波长转换非线性功率放大。

 

“作为三种最主要的光放大技术之一,近年来半导体光放大器(SOA)越来越受到重视。”王光全指出,半导体光放大器(SOA)应用,主要是集成在光模块/器件内和独立线路放大两类。

其中在光模块/器件内当前主要方式,包括ER4/ZR4等长距光模块,相干光模块,PON光模块以及硅光集成/光电合封(CPO)等。

5G回传等城域网络中,大量应用到100G接口,包括10km和超10km应用场景;从需求发展来看,超10km的应用场景比例在逐步增加,主要集中在40km左右,同时有少量超40km需求。目前超10Km的100G解决方案主要有基于APD的ER4 Lite和基于SOA的ER4两种方案。王光全表示,未来更高速光模块中,包括400G/800G等速率,为实现长距离传输(LR/ER等)的功率预算,也将需要用到SOA。

据王光全介绍,在ER4/ZR4光模块中,SOA主要起Pre-amplifier功能。在实验室对多个供应商QSFP28封装的ER4光模块进行了测试,包括光口指标,眼图以及长距离(40km/80km光纤)传输能力。在不开启FEC下,满足40km光纤传输;在开启FEC时,可支持80km光纤传输。

“SOA可以集成到相干光模块的TOSA,ROSA,TROSA等器件中,实现小型化相干光模块,包括CFP2-DCO,QSFP-DD等,可以作为booster amplifier和pre-amplifier。”王光全进一步指出,它适用于基于InP平台的器件和基于SiP平台的器件。在TOSA中集成SOA时,可以显著提升发射信号的质量,除了提升输出光功率外,可获得更高发端OSNR(45dB以上,集成EDFA通常在35dB)。还可以实现高功率的ITLA。

在10G PON组网中,对于高功率等级应用场景,通常需要在OLT侧,使用集成SOA的光模块,以提升发光功率,提高功率预算。王光全指出,“在50G PON组网中,随着速率进一步提升,实现高功率预算将会更加困难,从技术实现来看,在OLT侧和ONU侧光模块中集成SOA是比较可行的解决方案,相关技术方案在研究验证中。”

在硅光集成技术方案(包括CPO光电合封)中,光源集成一直是核心技术挑战。由于硅、氮化硅、二氧化硅等间接带隙材料的本征特性难以直接发光,因此需通过其他方式引入光源;光源与调制器连接方案主要有:光源内置将光源与调制器进行片上集成,包括光源芯片倒贴装(flip-chip bonding)、光源异质集成、发光材料同质外延;光源外置,将光源独立封装,光源耦合到光通路后再耦合调制器。

而在线路放大方面,为进一步提升光纤传输容量,业内正在探讨多波段传输(multi-band transmission, MBT),包括C波段,L波道,以及S波段等。王光全指出,“除了掺稀土的光纤放大器(EDFA、BDFA等)之外,SOA也是一种技术选择。业内包括诺基亚贝尔实验室在内的单位也在积极探索基于SOA进行线路放大的多波段传输技术。”

王光全最后强调,作为光纤放大器的补充技术,SOA在城域网络将有越来越多的应用需求,需要共同推动SOA技术的进一步完善,包括提高饱和输出光功率,降低增益偏振相关度,扩展不同工作波长区域(O波道、C波段、L波段以及其它波段),同时要降低成本和提高耦合效率。

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