ROADM原理与应用

ROADM原理与应用内容摘要概述与定义ROADM网络特征WSS技术原理下一代ROADM概述及定义ROADM=ReconfigurableOpticalAdd/DropMultiplexer“ROADM”称为可重构的光分插复用器，是指一种网络元素，通过远程的重新配置，可以动态上下业务波长，并且业务波长的功率也是可以管理的。ROADM也可以定义为网络节点。ROADM定义ROADM节点功能模块前置和后置光放大器。光业务信道（OSC）的生成和终结。波长下路。波长上路。节点内部聚合信道或单信道的功率监控，可在节点内多处进行。可用/不可用和可选波长的监测，整个节点内的光信号的信噪比监测。上下路和直通波长的功率/衰减控制。色散补偿。ROADM网络特征ROADM演变WaveBlocker(WB)PLCROADMWavelengthSelectableSwitch(WSS)TunableChannelFilterTunableBandFilterDROPADDWaveBlockerTunableFiltersROADMReceiversTransmittersRxRxRxRxTxTxTxTxToEastFromWestOAOACouplerCouplerTunableFiltersDROPADDBandFilterROADMReceiversTransmittersRxRxRxRxAWGTxTxTxTxToEastFromWestBandFilterOAAWGBandFilterOABlockDROPADDWaveBlockerWBROADMReceiversTransmittersRxRxRxRxAWGTxTxTxTxAWGToEastFromWestOAOACouplerCouplerDROPADDPLCROADMReceiversTransmittersRxRxRxRxAWGTxTxTxTxToEastFromWestOACouplerPLCROADMOAPLC器件内部功能图220mmX135mmX36mm:DOUBLESLOTMSASPLITTEREXPRESSOUTPUTDROPOUTPUTCOMMONINPUTPD1VPD1VPD2DEMUXAWGMUXAWGADDINPUTSCOMMONOUTPUTEXPRESSINPUTPD2PD4PD5PD3220mmX135mmX36mm:DOUBLESLOTMSASPLITTEREXPRESSOUTPUTDROPOUTPUTCOMMONINPUTPD1VPD1VPD2DEMUXAWGMUXAWGADDINPUTSCOMMONOUTPUTEXPRESSINPUTPD2PD4PD5PD3PD3LEGENDVOASWITCHDETECTORPD:PhysicalVPD:VirtualTAPLEGENDVOASWITCHDETECTORPD:PhysicalVPD:VirtualTAPDROPADDMux+DemuxWSSROADMReceiversTransmittersRxRxRxRxTxTxTxTxToEastFromWestOAWSSOAWSSDROPADDDemuxWSSROADMReceiversTransmittersRxRxRxRxTxTxTxTxToEastFromWestOAOAWSSCouplerCoupler多维度ROADM节点NorthOutSouthOutEastOutWestOutDemux1xNWSSNorthInSouthInEastInWestInMuxNx1WSSWSS技术原理WSS基本框图切换器件：1D和2D器件每通道驱动器1D2D优点控制电路/算法简单光斑尺寸无限制可变光谱光束可分为多个偏转角度缺点固定通道间隔有限或不具备光束分为多个偏转角度控制电路/算法复杂易散射光束需要涵盖多个像素（最小光斑尺寸）示例技术MEMS技术偏振调制的LC技术LCoS技术DLP技术切换器件基本原理MEMS2方向的倾斜反射镜阵列连续控制的反射光束角LC每个液晶层旋转偏振控制每个楔折射光线向2个方向基于极化NLC层，2ndiscrete束角是可能的。DLP二维阵列倾斜镜面2个反射光束的方向LCoS（液晶像素阵列）相控阵波束控制连续控制反射光束角MEMS反射镜阵列，2轴均可持续调节2nd（tilt）为无中断调节偏振不敏感低散射MEMS微镜阵列制作使用硅光刻工艺硅基稳定性高电压施加到电极产生静电引力使镜倾斜通过到端口的微动产生衰减小扰动可能导致衰减精度问题切换无摩擦和接触，可靠性高LC（LiquidCrystal）原理LC元通过控制电压选择性地控制传输光的偏振态随机偏振的输入光必须被分离成两个正交的偏振光LC多端口切换2n离散切换需要输出n层LC-BF层切换导致较大的能量损失（插损过大）光束经过数目较多的层后增大散射端口数目越多，模块越厚LC＋MEMSMEMS只用于端口切换LC用于衰减和阻塞简单MEMS工艺需要偏振分光LCoS（LiquidCrystalonSilicon）液晶硅（LCoS）是一种液晶显示技术，是指液晶层的衬底驱动电路集成在一个硅基上。有源衬底可使像素的二维阵列得以独立处理，通常用于显示应用。投影仪液晶电视微型显示器LCoS（WSS）WSS器件所使用的LCoS：长波：厚的LC液层，不同的AR涂层无闪烁响应：直流和高频驱动电压以及不同的LC液相位调制而不是强度调制，没有偏振器LCOS原理每个通道具备多个像素列列中的相模式决定偏转角度LCoS（相位变化原理）接触面边缘领域和液晶流体的弹性会模糊液晶编程的相模式（虚线）为一个平滑的相位曲线（曲线）。DLP（DigitalLightProcessor）单轴倾斜的二维阵列，2个倾斜镜面衰减调节需要多反射偏振不敏感镜面边缘衍射、基板反射、镜面之间的相位匹配会导致隔离度变差和增加IL多反射可提高隔离度但进一步增加IL较难加工，难以定制化技术对比特征MEMSLCoSLCLC+MEMSDLP50GHzor100GHzchannelspacing√√√√√Highportcount√Ο√√×Flexiblespectrum×√Ο×√Wide,flatBW√√√√√Lowloss√ΟΟ√ΟSmallsize√ΟΟΟ√SwitchingspeedΟΟΟΟ√Goodportisolation√ΟΟ√ΟAttenuationaccuracyΟ√√√√√技术优势Ο可接受×不适用下一代ROADMColorless/Directionless/Contentionless/GridlessROADM发展趋势CDCGColorlessDirectionlessContentionlessGridless波长无关（Colorless）复用与解复用采用WSS取代原有的AWG每个端口的波长可设置波长设置可远程操作TX/RX固定到一个方向线路故障时无法重路由方向无关（Directionless）竞争无关（Contentionless）波长相关方向相关DROPRxRxRxRxCouplerOAAWGADDTxTxTxTxWSSAWGOADROPRxRxRxRxCouplerOAAWGADDTxTxTxTxWSSAWGOADROPRxRxRxRxCouplerOAAWGADDTxTxTxTxWSSAWGOADROPRxRxRxRxCouplerOAAWGADDTxTxTxTxWSSAWGOANorthSouthWestEastDROPRxRxRxRxOAADDTxTxTxTxOADROPRxRxRxRxOAADDTxTxTxTxOADROPRxRxRxRxOAADDTxTxTxTxOADROPRxRxRxRxOAADDTxTxTxTxOA波长无关方向相关NorthSouthWestEastWSSWSSWSSWSSCouplerWSSCouplerCouplerCouplerWSSWSSWSS波长相关方向无关DROPRxRxRxRxCouplerOAADDTxTxTxTxWSSOACouplerOAWSSOACouplerOAWSSOAADDTxTxTxTxCouplerAWGDROPRxRxRxRxWSSAWGNorthLOACLWestEastOADROPRxRxRxRxDROPTxTxTxTxADDTxTxTxTxOAOAOADROPRxRxRxRxOAOA波长无关方向无关NorthLOCALWestEastWSSWSSWSSWSSCouplerCouplerCouplerCouplerWSSWSSOAOAOAADDTxTxTxTxOAOAOADROPRxRxRxRxOAOA光交叉矩阵NorthSouthWestEastWSSWSSWSSWSSCouplerCouplerCouplerCouplerCDCROADM（MCS/Broadcast）MCS（Multicastswitch）分光器＋开关阵列适合PLC集成插损大，需要EDFA阵列弥补插损制造工艺要求高需要可调滤波器CDCROADM（WavelengthRouting）WavelengthRoutingWSS阵列＋光开关阵列插损小TF功能集成到WSS内部灵活栅格（Gridless/G.694.1）多谢聆听，敬请指正！