互联网应用于的较慢发展推展了基于ROADM技术的智能光网络的建设,新一代的CDC(无色、无方向性和无竞争)ROADM,其主流技术方案是1×N端口WSS(波长选择开关)+N×M端口WSS,或者1×N端口WSS+N×M端口MCS(多播电源),如图1右图。基于成本考量,后者即1×N端口WSS+N×M端口MCS更加不受电信运营商和设备制造商青睐。
因此随着基于ROADM的智能光网络的发展,市场对MCS光电源的市场需求快速增长快速增长,尤其是当ROADM技术由骨干网沉降至城域网时。图1．基于1×N端口WSS+N×M端口WSS或者1×N端口WSS+N×M端口MCS的CDCROADM节点8×16端口MCS光电源的结构如图2右图,它还包括8个1×16端口的PLC光分路器和16个8×1端口的光电源,光分路器一般来说以PLC技术制取,而1×N端口光电源一般来说使用MEMS技术。最常用的是1×8和1×16端口光电源。
图2．8×16端口MCS光电源结构(PS:光分路器,SW:光电源)基于MEMS技术的1×N端口光电源,其结构如图3右图,它还包括一个MEMS微镜、一个光束透镜和一个多纤插针。MEMS微镜一般来说贴装在一个TO管座上,然后通过TO管帽将光束透镜与TO管座装配成一个组件,最后在有源调试状态下,将多纤插针与前述组件对准并相同在一起。图3．基于MEMS技术的1×N端口光电源结构图3中的器件结构非常简单,然而,要制作一个大端口数、低损耗的1×N端口光电源并不更容易。
仅次于损耗再次发生在离轴距离更远(Δmax)的端口处,该端口受离轴像劣的影响仅次于。随着光学系统的相对孔径Δmax/f(f不尽相同平透镜的焦距)减少,光学像劣劣化。减少焦距f有助增大像劣,但宽焦距不会减少入射光在MEMS微镜上的光束光斑直径,如是(1)其中ω0为光纤中的光斑半径,ωc为微镜上的光斑半径。光束光斑的尺寸受限于MEMS微镜直径Ф,为了确保覆盖面积到光束光斑能量的99%,拒绝Ф3ωc。
然而,由于MEMS技术本身的容许,微镜的直径Ф与仅次于转动角度θmax不存在互相制约关系,比如一个典型的MEMS微镜参数为Ф=1mm、θmax=±4°。镜面直径Ф越大则仅次于偏角θmax=Δmax/f就越小,从而反过来容许了光电源的端口数。因此我们告诉,减少光束透镜的焦距f并无法提升光电源的端口数N。
考虑到上述困境,有三个途径可提升光电源的端口数,其一是转变多纤插针中的光纤排序方式,如图4右图,左图只必须单轴MEMS微镜,但端口数较少一些;右图可以获得更好的端口数,但必须双轴MEMS微镜。一个双轴MEMS微镜的价格比单轴微镜喜得多。
图4．多纤插针中的光纤排序方式减少光电源端口数的第二个途径是增大光纤直径。
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