高功率光纖放大器的三網合一應用

            近年來，接入網所承載的主體業(yè)務正逐漸由語音、數據向視頻、圖像轉變。這就需要高速、對稱、大范圍（20km）的接入網來連接城域網/主干網和用戶網。傳統(tǒng)的接入網已逐漸不能滿足這種需求，而光纖由于其近乎無限的帶寬被人們認為是接入網媒質的不二之選，光纖到戶（FTTH）也成為滿足帶寬暴漲的終極選擇。為了充分利用光纖和設備資源，節(jié)省運行和維護費用，人們選擇點到多點的無源光網絡（PON）作接入，而在此基礎上實現傳統(tǒng)電信網、計算機網和有線電視網融合的“三網合一”則是進一步降低成本的可行、有效的方案，也是網絡發(fā)展的大趨勢。 

             圖1為目前應用較廣的一種基于PON結構的FTTH方案，應用wavelength division multiplexing（WDM）技術實現上行1310nm波段、下行1490nm波段和廣播CATV 1550nm波段信號光的單纖傳輸，并使用time-division multiple access（TDMA）實現多用戶的帶寬共享。


              圖1 基于PON結構的FTTH方案示意圖，OLT-Optical Line Terminal，ODN-Optical Distribution Network，ONU-Optical Network Unit

            現階段，CATV信號多采用模擬調制，載噪比（CNR）是衡量系統(tǒng)性能的重要指標。當CNR>50dB時，人眼覺察不到圖像的損傷，我國相關標準規(guī)定CATV用戶接收端的CNR不小于43dB。而根據模擬調制系統(tǒng)的相關理論，為了在接收端得到高的CNR，必須減少線路傳輸過程中的CNR劣化，提高入接收機的光功率（-6~2dBm，典型值為-1~0dBm@1550nm），即提高局端CATV信號光的發(fā)射功率。在實際三網合一應用中，局端CATV信號的處理常如圖2所示（對應于圖1紅色虛線框中部分）。 

           圖2 三網合一系統(tǒng)中的光信號合成

      若考慮參與合波的承載CATV業(yè)務的1550nm信號光光功率為16dBm，當圖1和圖2中N>8時，光放大器OA的總輸出功率應>27dBm（假設Splitter與連接器的固有損耗為2dB），這對于常規(guī)的EDFA來說，無論技術還是成本都已經非常困難。武漢光迅科技股份有限公司開發(fā)的高功率光纖放大器（HFA）采用鉺鐿共摻雙包層光纖和側向包層泵浦技術，其最大輸出功率達36dBm，且單位mW的價格明顯低于普通EDFA。表1為集成HFA和1310+1490/1550WDM的OPAMS的性能指標。

           表1 High-Power OPAMS Specifications 

       放大器的各項指標中，噪聲指數NF是決定放大器所引入的系統(tǒng)CNR劣化量的關鍵參數。由表中數據可以發(fā)現，HFA的NF與功放EDFA相當。此外，HFA的光纖不長，系統(tǒng)的CSO與CTB不會有明顯下降，我們的實驗數據也表明HFA引入的系統(tǒng)CSO/CTB代價與常規(guī)EDFA無明顯區(qū)別。因此，HFA和基于HFA的OPAMS能滿足光節(jié)點數較大的CATV系統(tǒng)和三網合一系統(tǒng)的應用要求，能有效地降低成本，以彌補常規(guī)EDFA的不足。

       在信息爆炸的時代，為了滿足人們不斷增長的帶寬要求，“光進銅退”已是必然趨勢。隨著光纖向用戶逐步推進（直至FTTH），系統(tǒng)的功率預算必定越來越高。因此我們相信，光迅的高功率光纖放大器會在光網絡的持續(xù)發(fā)展中有一番作為。