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5 G 光 器 件 与 光 模 块 专 题

            低。第二种是采用两个微型环形器串联的方案，环形器方案对                           图11 主流可调激光器原理
            公共端反射串扰非常敏感，出纤需要采用具有高回损指标的光
            纤倾斜端面接口，并对实际工程使用提出了较高的要求，所以
            25G BiDi光模块建议优先考虑WDM方案。
                25G/50G  BiDi的关键技术在于解决光/电收发窜扰，25G设
            计高速封装和信号完整性，低功耗设计。目前国内多个厂家发
            布25G/50G BiDi相关产品，正处于小批量样品阶段。
                在BiDi的基础上，2018年业界发布了双小型可插拔多源
            协议组(Dual  Small  Form-Factor  Pluggable  Multi-Source
            Agreement，DSFP  MSA)规范，将SFP28模块密度和总带宽翻倍，
            DSFP将可以支持56Gb/s  NRZ或者112Gb/s  PAM4传输，未来还可
            以支持基于PAM4的224Gb/s的传输。
                继2018年推出双10G  DSFP+工温光模产品后，光迅科技也
                                                                 一个难题，一般需要通过闭环的监控环路动态的微调波长，从
            拟在2019年继续推出业内领先的双25G  DSFP28光模块，此产品
                                                                 而满足系统需要的波长稳定度。此外，在波长调节的过程中，
            的推出将大大提升前传解决方案的性价比，更好地促进5G的部
                                                                 还需要设法避免对其他设备的波长造成的干扰，避免对其他波
            署。
                                                                 长上业务的影响。G.metro标准通过调顶方式构造一个带外的控
             图10 DSFP28 BiDi光模块功能框图
                                                                 制信令通道，实现远程的波长调节控制功能。
                                                                     新一代光传送网论坛(NGOF)目前正从标准化和企业合作着
                                                                 手，推动低成本25G可调技术的研发和产业化应用，有望突破国
                                                                 外技术壁垒，实现低成本的WDM-PON前传方案。

                                                                     四、总结和展望
                                                                     5G和数据中心对光通信产业的拉动带来巨大的市场机会，
                                                                 作为5G的基础网络设施，光模块产业链在5G前夕已经投入大量
                                                                 资源，按照《中国光电子器件产业技术发展路线图》的指引
                                                                 [3] ，尽快突破25G工温DFB和低成本封装的国产批量化生产是非
                通信设备采用DSFP光模块后，由于模块密度翻倍，因此成
            倍提高了通信设备的端口密度和吞吐量，也相应的提高了设备                          常紧迫的任务。结合50G/100G  PAM4和硅光集成技术的多通道
            的性价比，增加了客户的产品竞争力。                                    100G/200G/400G光模块会对中传和回传带来深远的影响，成为
                4、低成本25G可调光模块技术                                  当前研究和产业化的重点。在此基础上，低成本25G可调光模块
                根据业界的研究，可调激光器需要能够提供16～20个不同                      将成为5G前传的有益补充。
            波长才能满足前传网络系统的要求。为了降低波长稳定控制的                              在向5G成熟期的发展中，更为高速的50G/100G/200G  BiDi
            难度，波长间隔一般在100GHz以上，所以波长可调范围需要在                       也将进入技术规划，数据中心之间的长距高速互联将引入低成
            8nm以上。为了降低传纤损耗，25G最好工作在O波段，而业界可                      本的相干技术。技术的创新浪潮最终需要通过市场的检验来实
            调激光器大多工作在C和L波段，基本只能满足中短距的需求。                         现优胜劣汰，新产品的快速迭代也对光模块厂家的技术、生
                根据光源类型及调谐方式的不同，波长可调谐激光器存在                        产、运营能力提出了更高的要求。
            多种技术方案，从成本、性能、功耗和技术成熟度综合考虑，                              2020年5G的规模商用即将到来，资本和新厂家的不断涌入
            基于WDM方案的5G前传网络主要采用两种可调激光器：（1）基                       也促进技术的不断创新，从而避免产品的同质化竞争。掌握核
            于取样光栅分布布拉格反射器（SG-DBR）技术的激光器具有波                       心光芯片和封装技术的企业将获得更大的竞争力和经济收益。
            长可调谐范围宽、调谐速度快（ns～us级）、调制速率高和成
            本相对较低等优势，是业界主流技术方案，当目前国内量产能
            力匮乏。（2）基于温度调节的DFB波长可调范围只有4nm左右，                      参考文献
                                                                 [1]  IMT-2020(5G)推进组，5G承载光模块白皮书，2019.1，Page 5
            单个DFB无法满足可调范围需求，只能采用DFB阵列的方式，每
            个DFB覆盖4nm范围，多个DFB并联且通过选通控制来选择某个                      [2]  IMT-2020(5G)推进组，5G承载网络架构和技术方案白皮书，
                                                                      2018.9，Page 6
            DFB工作，实现需要的特定波长,调谐速度在秒级。
                目前批量商用的可调激光器技术大都掌握在国外厂家手                         [3]  中国电子元件行业协会，中国光电子器件产业技术发展路线图
                                                                      （2018-2022年），2017.12，Page 19
            中，近年来随着产业界的并购，少数国内厂家通过收购获得了
            常规多段式DBR可调激光器的产业化能力，波长调谐范围支持                         [4]  中国电信，5G时代光传送网技术白皮书，2017.9，Page 5
                                                                 [5]  Emission of InAs quantum dots embedded in InGaAs/InAl-
            10nm量级，一般可满足20通道@100GHz波长间隔的应用场景。
                在获得需要的可调波长之后，波长稳定是需要解决的另外                             GaAs/GaAs quantum wells，R.Cisnero Tamayo，Journal of
                                                                      Luminescence，Volume 149, May 2014, Pages 1-6

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