聯(lián)通王光全：SOA應(yīng)用需求廣泛，需降低成本和提高耦合效率

9月18日消息（林想）9月16-18日，第23屆中國光博會在深圳開幕。在大會期間召開的“千兆光接入技術(shù)發(fā)展論壇”上，中國聯(lián)通研究院網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究中心總監(jiān)、教授級高工王光全表示，未來SOA技術(shù)在城域網(wǎng)絡(luò)將有越來越多的應(yīng)用場景，滿足未來即插即用的大規(guī)模光接入需求，需要產(chǎn)業(yè)界共同推動SOA技術(shù)的進(jìn)一步完善，降低成本和提高耦合效率。

光放大器是光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)長距離傳輸必不可少的關(guān)鍵部分，主要包括摻餌光纖放大器（EDFA）、喇曼光纖放大器（FRA)等光纖放大器和半導(dǎo)體光放大器（SOA），在傳輸、光接入和數(shù)通等不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)中均有應(yīng)用需求。近年來，隨著光電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，SOA技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)五大趨勢：提高飽和輸出光功率、降低增益偏振相關(guān)性、實(shí)現(xiàn)不同波段的放大、提高耦合效率、小型化，應(yīng)用場景包括線性功率放大和光開關(guān)、波長轉(zhuǎn)換非線性功率放大。

“作為三種最主要的光放大技術(shù)之一，近年來半導(dǎo)體光放大器（SOA）越來越受到重視。”王光全指出，半導(dǎo)體光放大器（SOA）應(yīng)用，主要是集成在光模塊/器件內(nèi)和獨(dú)立線路放大兩類。

其中在光模塊/器件內(nèi)當(dāng)前主要方式，包括ER4/ZR4等長距光模塊，相干光模塊，PON光模塊以及硅光集成/光電合封（CPO）等。

在5G回傳等城域網(wǎng)絡(luò)中，大量應(yīng)用到100G接口，包括10km和超10km應(yīng)用場景；從需求發(fā)展來看，超10km的應(yīng)用場景比例在逐步增加，主要集中在40km左右，同時有少量超40km需求。目前超10Km的100G解決方案主要有基于APD的ER4 Lite和基于SOA的ER4兩種方案。王光全表示，未來更高速光模塊中，包括400G/800G等速率，為實(shí)現(xiàn)長距離傳輸（LR/ER等）的功率預(yù)算，也將需要用到SOA。

據(jù)王光全介紹，在ER4/ZR4光模塊中，SOA主要起Pre-amplifier功能。在實(shí)驗(yàn)室對多個供應(yīng)商QSFP28封裝的ER4光模塊進(jìn)行了測試，包括光口指標(biāo)，眼圖以及長距離（40km/80km光纖）傳輸能力。在不開啟FEC下，滿足40km光纖傳輸；在開啟FEC時，可支持80km光纖傳輸。

“SOA可以集成到相干光模塊的TOSA，ROSA，TROSA等器件中，實(shí)現(xiàn)小型化相干光模塊，包括CFP2-DCO，QSFP-DD等，可以作為booster amplifier和pre-amplifier。”王光全進(jìn)一步指出，它適用于基于InP平臺的器件和基于SiP平臺的器件。在TOSA中集成SOA時，可以顯著提升發(fā)射信號的質(zhì)量，除了提升輸出光功率外，可獲得更高發(fā)端OSNR（45dB以上，集成EDFA通常在35dB）。還可以實(shí)現(xiàn)高功率的ITLA。

在10G PON組網(wǎng)中，對于高功率等級應(yīng)用場景，通常需要在OLT側(cè)，使用集成SOA的光模塊，以提升發(fā)光功率，提高功率預(yù)算。王光全指出，“在50G PON組網(wǎng)中，隨著速率進(jìn)一步提升，實(shí)現(xiàn)高功率預(yù)算將會更加困難，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)來看，在OLT側(cè)和ONU側(cè)光模塊中集成SOA是比較可行的解決方案，相關(guān)技術(shù)方案在研究驗(yàn)證中。”

在硅光集成技術(shù)方案（包括CPO光電合封）中，光源集成一直是核心技術(shù)挑戰(zhàn)。由于硅、氮化硅、二氧化硅等間接帶隙材料的本征特性難以直接發(fā)光，因此需通過其他方式引入光源；光源與調(diào)制器連接方案主要有：光源內(nèi)置將光源與調(diào)制器進(jìn)行片上集成，包括光源芯片倒貼裝（flip-chip bonding）、光源異質(zhì)集成、發(fā)光材料同質(zhì)外延；光源外置，將光源獨(dú)立封裝，光源耦合到光通路后再耦合調(diào)制器。

而在線路放大方面，為進(jìn)一步提升光纖傳輸容量，業(yè)內(nèi)正在探討多波段傳輸（multi-band transmission, MBT），包括C波段，L波道，以及S波段等。王光全指出，“除了摻稀土的光纖放大器（EDFA、BDFA等）之外，SOA也是一種技術(shù)選擇。業(yè)內(nèi)包括諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的單位也在積極探索基于SOA進(jìn)行線路放大的多波段傳輸技術(shù)。”

王光全最后強(qiáng)調(diào)，作為光纖放大器的補(bǔ)充技術(shù)，SOA在城域網(wǎng)絡(luò)將有越來越多的應(yīng)用需求，需要共同推動SOA技術(shù)的進(jìn)一步完善，包括提高飽和輸出光功率，降低增益偏振相關(guān)度，擴(kuò)展不同工作波長區(qū)域（O波道、C波段、L波段以及其它波段），同時要降低成本和提高耦合效率。

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