高功率光纖放大器的三網融合應用

標簽：接入網 PON

近年來，接入網所承載的主體業務正逐漸由語音、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，我國相關標準規定CATV用戶接收端的CNR不小于43dB。而根據模擬調制系統的相關理論，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 三網合一系統中的光信號合成

若考慮參與合波的承載CATV業務的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CNR劣化量的關鍵參數。由表中數據可以發現，HFA的NF與功放EDFA相當。此外，HFA的光纖不長，系統的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CSO/CTB代價與常規EDFA無明顯區別。因此，HFA和基于HFA的OPAMS能滿足光節點數較大的CATV系統和三網合一系統的應用要求，能有效地降低成本，以彌補常規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發展中有一番作為。