高功率光纖放大器的三網(wǎng)合一應(yīng)用

            近年來，接入網(wǎng)所承載的主體業(yè)務(wù)正逐漸由語音、數(shù)據(jù)向視頻、圖像轉(zhuǎn)變。這就需要高速、對稱、大范圍（20km）的接入網(wǎng)來連接城域網(wǎng)/主干網(wǎng)和用戶網(wǎng)。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)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(rèn)為是接入網(wǎng)媒質(zhì)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(shè)備資源，節(jié)省運行和維護(hù)費用，人們選擇點到多點的無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）作接入，而在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)傳統(tǒng)電信網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)融合的“三網(wǎng)合一”則是進(jìn)一步降低成本的可行、有效的方案，也是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大趨勢。 

             圖1為目前應(yīng)用較廣的一種基于PON結(jié)構(gòu)的FTTH方案，應(yīng)用wavelength division multiplexing（WDM）技術(shù)實現(xiàn)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(xiàn)多用戶的帶寬共享。


              圖1 基于PON結(jié)構(gòu)的FTTH方案示意圖，OLT-Optical Line Terminal，ODN-Optical Distribution Network，ONU-Optical Network Unit

            現(xiàn)階段，CATV信號多采用模擬調(diào)制，載噪比（CNR）是衡量系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。當(dāng)CNR>50dB時，人眼覺察不到圖像的損傷，我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CATV用戶接收端的CNR不小于43dB。而根據(jù)模擬調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)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(jī)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(wǎng)合一應(yīng)用中，局端CATV信號的處理常如圖2所示（對應(yīng)于圖1紅色虛線框中部分）。 

           圖2 三網(wǎng)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(wù)的1550nm信號光光功率為16dBm，當(dāng)圖1和圖2中N>8時，光放大器OA的總輸出功率應(yīng)>27dBm（假設(shè)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(shù)還是成本都已經(jīng)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(cè)向包層泵浦技術(shù)，其最大輸出功率達(dá)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(biāo)。

           表1 High-Power OPAMS Specifications 

       放大器的各項指標(biāo)中，噪聲指數(shù)NF是決定放大器所引入的系統(tǒng)CNR劣化量的關(guān)鍵參數(shù)。由表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，HFA的NF與功放EDFA相當(dāng)。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(shù)據(jù)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(shù)較大的CATV系統(tǒng)和三網(wǎng)合一系統(tǒng)的應(yīng)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(jìn)銅退”已是必然趨勢。隨著光纖向用戶逐步推進(jìn)（直至FTTH），系統(tǒng)的功率預(yù)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(wǎng)絡(luò)的持續(xù)發(fā)展中有一番作為。