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光通讯芯片及光器件

(1)波长选择开关(WSS)

波长选择开关(WSS,Wavelength Selective Switch),是可重构的光波分复用器(ROADM,Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexing)的核心关键模组,其对ROADM设备的重要性相当于PC的CPU,ROADM根据使用场景和规格不同,需要多个WSS器件。ROADM作为全光网最重要的组成部分之一,可以给光网络带来灵活可变、降低功耗和成本、充分利用网络空闲资源等优势,在低时延传输与交换的威廉希尔实现上,基于WSS威廉希尔的ROADM已经成为业界重要的威廉希尔实现方式。




典型ROADM结构


(2)用于WSS的LCOS芯片

目前,随着光纤通信威廉希尔的演进,对基于WSS实现的ROADM设备提出了更高的要求,CDC-F (方向无关、波长无关、竞争无关、支持灵活带宽)ROADM愈发重要,而基于LCOS实现的WSS由于其高灵活性已成为主流方案。

WSS的威廉希尔方案主要有三种:MEMS、LCOS、LC,三者威廉希尔特点对比如下:

序号 威廉希尔方案 特点 Flexgrid 应用前景
1 MEMS 光路简单,损耗小,端口扩展性好。 不支持 有限应用
2 LCOS 光路复杂,损耗大,端口扩展性好。 支持 主流方案
3 LC 光路复杂,损耗小,端口扩展性差。 支持 有限应用

基于LCOS的WSS深刻地影响了ROADM英国的设计。过去基于MEMS的WSS需要提前定义好每个通道的间隔(例如100 GHz或者50 GHz),之后无法进行改变。但是 LCOS 上的百万级别的像素可以任意改变每个通道的间隔,在超100 Gbit/s时代充分利用了频率资源提高频谱效率,开启了灵活栅格的时代。

通过LCOS威廉希尔实现WSS方案灵活性相当高,在相位改变改变光方向的同时,还可以通过相位调节来矫正色散,此外除了补偿色散,靠调相还可以做很多事情,比如用于脉冲整形等等,除此以外,基于LCOS的WSS还有着以下明显优点:灵活的频谱覆盖范围,自适应对准以及稳定性。采用LCOS威廉希尔实现的M×N WSS,属于第三代ROADM,是当前的研究热点,旨在增加端口数和提高性能,备受关注。


LCOS 芯片


(3)基于LCOS的WSS在5G中的应用

5G对光通信发展的带来了新机遇和挑战。光纤、光模块、光接入网络英国等整个产业都会因5G建设而受益,5G架构使回传/中传/前传容量扩大几十倍,达数十上百Gbps级。在5G网络建设过程中,5G基站解决了高速接入问题,但5G的低时延要求仍需光纤网络的升级扩容才能支持。为提升网络配置效率、降低时延,要求新一代光网络是智能化弹性光网络,可基于SDN(Software Defined Network,软件定义网络)实现网络重构,SDN网络可以根据软件设置进行重新配置,免除手动操作,可通过ROADM实现。光纤网络升级重点是城域网,目前的城域网主要基于FOADM(固定光分插复用器)威廉希尔,用于骨干网的ROADM威廉希尔将从骨干网下沉至城域网,将给ROADM及其核心器件WSS带来爆发式增长的市场需求。

随着5G对全光网要求的提高,能提供高端口数、灵活带宽的LCOS WSS成为主流,主要是因为其灵活性相当高,具有灵活的频谱覆盖范围、自适应对准能力以及高稳定性。但高端口WSS(1X32,1X64及以上)仅剩LCOS一种威廉希尔以及极其有限的几家供应商。