50Gb/s波長(zhǎng)自調(diào)諧單纖雙向光模塊介紹

傳統(tǒng)單纖雙向光模塊的上下行波長(zhǎng)為固定值，由于兩端波長(zhǎng)不一致、須配對(duì)使用，在實(shí)際使用過(guò)程中潛在A(yíng)B端插錯(cuò)、配對(duì)異常等情況，對(duì)物料資源和維護(hù)管理提出更多挑戰(zhàn)。有廠(chǎng)商提出50Gb/s波長(zhǎng)自調(diào)諧BiDi光模塊新型方案，可打破傳統(tǒng)BiDi光模塊“上下行”波長(zhǎng)的約束限制，原理示意圖如圖所示。

電接口方案與傳統(tǒng)50Gb/s BiDi光模塊相同，支持2x25Gb/s NRZ和1x50Gb/s PAM4兩種類(lèi)型，DSP、Driver、TIA等核心電芯片也與傳統(tǒng)50Gb/s BiDi光模塊相同。模塊光路中包含激光器和光濾波器，激光器的輸出波長(zhǎng)需要與濾波器的通帶/阻帶波長(zhǎng)相匹配，因而激光器需采用波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器或通過(guò)TEC溫控實(shí)現(xiàn)激光器波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)變化。同時(shí)，可通過(guò)可調(diào)光濾波器和監(jiān)控回路進(jìn)行波長(zhǎng)監(jiān)控，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)軟件握手進(jìn)行自適應(yīng)匹配，實(shí)現(xiàn)光模塊兩端數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。

激光器和光濾波器的波長(zhǎng)可調(diào)諧技術(shù)是該方案的主要難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。在激光器方面，通過(guò)TEC溫控實(shí)現(xiàn)激光器波長(zhǎng)可諧調(diào)是成本最優(yōu)的解決方案，缺點(diǎn)是波長(zhǎng)調(diào)諧范圍有限。TEC溫控一般在10~20℃范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)激光器波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍限制在±1nm以?xún)?nèi)，光模塊的發(fā)射波長(zhǎng)通道間隔需設(shè)置為1nm左右，對(duì)TEC溫度控制精度和激光器譜寬提出更高要求。DFB或FP激光器由于譜寬過(guò)大無(wú)法滿(mǎn)足，需采用典型譜寬小于0.2nm的EML激光器。此外，從色散容忍能力角度來(lái)分析，單纖單向光模塊的波長(zhǎng)范圍更窄，有利于更長(zhǎng)距離傳輸和波分復(fù)用擴(kuò)容。在光濾波器方面，同樣優(yōu)選通過(guò)熱調(diào)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)諧，但在設(shè)計(jì)中需特別注意熱串?dāng)_等問(wèn)題。

技術(shù)指標(biāo)方面，50Gb/s波長(zhǎng)自調(diào)諧BiDi光模塊的鏈路預(yù)算可與傳統(tǒng)50Gb/s光模塊保持一致，0~70℃全溫條件下功耗小于3.5W，波長(zhǎng)在1308nm/1309nm間可自由切換，波長(zhǎng)切換穩(wěn)定及兩端業(yè)務(wù)建立典型時(shí)間小于10s。2021年底，CCSA已討論該技術(shù)方案的行標(biāo)立項(xiàng)計(jì)劃，初步估計(jì)2023年下半年行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。

產(chǎn)業(yè)鏈方面，50Gb/s波長(zhǎng)自調(diào)諧BiDi模塊與傳統(tǒng)50Gb/s BiDi光模塊相比，新增了波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器、波長(zhǎng)可調(diào)諧光濾波器和軟件自適應(yīng)匹配等內(nèi)容。如上文分析，激光器波長(zhǎng)可調(diào)諧可通過(guò)TEC溫控來(lái)實(shí)現(xiàn)，軟件自適應(yīng)匹配可通過(guò)光波長(zhǎng)監(jiān)控和內(nèi)置軟件功能組合實(shí)現(xiàn)，波長(zhǎng)可調(diào)諧光濾波器為產(chǎn)業(yè)鏈新增內(nèi)容。當(dāng)前，行業(yè)對(duì)波長(zhǎng)可調(diào)諧濾波器的解決方案有Etalon(標(biāo)準(zhǔn)具)+控溫、可調(diào)PLC等方式，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括FSR、帶寬、隔離度等，可依據(jù)該器件在光模塊中的關(guān)鍵指標(biāo)(波長(zhǎng)調(diào)節(jié)范圍、靈敏度、 隔離度等)向下分解得到該器件的規(guī)格要求及工藝實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析，產(chǎn)業(yè)鏈成熟度有待進(jìn)一步提升。

審核編輯：湯梓紅