波分复用无源光网络核心技术分析

道波长的稳定性是一个值得研究的问题。目前，人们已研究出多种方法增强AWG的温度稳定性。其中，有利用折射率随温度作反方向变化的波导或在陈列波导之间刻蚀不同长度的凹槽的方法来实现温度控制。此种方法可以让AWG的光谱响应在-20℃～80℃几乎没有变化。另外，也有利用聚合物材料制造阵列波导光栅的，如丙稀盐酸和聚硅树脂，这些材料可以减少热膨胀系数，使折射率得到控制。

随着WDMPON系统接入距离的增加，光纤色散和阵列波导的色散效应会导致系统误码率增加。目前认为能够比较好地解决色散效应的方法是色散补偿光纤光栅，通过在AWG中加入补偿光纤光栅改善色散特性。色散补偿是对频率的二次相移所造成的脉冲展宽进行压缩补偿。如果波导光栅输出的响应频率的二次相移特性比较平坦，频带较宽且幅度满足要求，则认为此波导光栅的色散补偿特性较好。

ONU光源的选择

ONU的光源选择原则是易于安装维护、成本低、光谱应工作于WDMPON的整个波长范围内。目前，有4种ONU光源。

1.单频激光器。目前，宽调谐单模DFB激光器阵列可以满足要求，但由于价格昂贵、仍处于实验阶段，距市场化应用还有一定的距离。

2.回环。光回环技术是利用OLT发出的一部分下行光信号作为载波，在ONU中调制上行信号，再发送到OLT。光回环技术避免了使用ONU光源，但也存在一些缺点。它要求OLT光源输出功率很大，以支持上下行传输。如果没有高功率的OLT光，替代方法是放大上行信号。为了在OLT和ONU间保持无源设备，放大器必须放在ONU内，这样就导致了ONU成本的增加。回环的另一个缺点是，为了避免瑞利后向散射造成的较大干扰，必须将上下行信号分离在不同的光纤里进行传输，导致光纤数量、路由器端口数量成倍增加，设备安装维护的复杂度提高。

3.光谱分割。光谱分割的原理是WDM－PON利用宽带光源作为ONU的光源，发射光通过复用器AWG后，输出信号的频谱是原来宽带信号的一部分，其波长取决于与ONU相连的复用器端口，输出信号复用到一根光纤上，在OLT通过解复用器到达目的接收机。目前，WDM－PON系统中普遍采用窄带光滤波器对宽频谱的光源进行频谱分割，使每个WDM信道获得唯一光波作为上行光源。频谱分割WDM－PON系统采用宽带光源（如LED，发光二极管），与可调谐单频激光器相比，宽带光源简单，成本低，对成本敏感的接入网很有吸引力。光谱分割的主要缺点是频谱分割导致光功率损耗很大（18dB），而LED的入纤功率一般只有-10dBm，造成功率预算紧张；还会引起信道间的串扰，限制了系统的动态范围；同时，由于多模或宽带光源固有的几种噪声（模分散噪声、强度噪声、光差拍噪声）的存在，使得调制速率受限。

4．波长锁定FP激光器。最近，基于波长锁定FP激光器的WDMPON系统被采纳并开始商用。该系统把FP激光器作为OLT和ONU的信号发射器。工作原理为掺铒光纤放大器产生光谱放大自发辐射（ASE）信号，ASE通过OLT到达AWG，并被AWG进行光谱分割，产生多个窄带信号。这些信号被注入到不同的ONU的同一类型的FP激光器中，迫使FP激光器产生单波长模式，抑制了多波长模式的产生。最近的产品可支持16个WDM信道，信道间隔为200GHz，每信道速率为1.25Gb/s，可支持大约21dB的ODN链路预算。

自PON出现以来，经过多年的发展，形成了APON、EPON、GPON、WDM－PON等一系列技术概念，而WDM－PON结合了WDM技术和PON拓扑结构的优点，日益成为一种高性能的接入方式。目前，WDM－PON系统面临的最大困难是器件成本过高，多数仍处于实验室的理论研究阶段。但在光接入网方面表现突出的韩国，最近开始测试并小规模试商用WDM－PON系统，其最大的运营商KT与一家新兴器件公司Novera于2005年开始合作进行50000户、16波的WDM－PON实验。Novera的突破在于使局端设备不需要多个激光器，从而降低了系统成本，使用了波长锁定和温度稳定的AWG技术。同时，该公司预测，利用特殊的光学技术，有可能将每用户成本降低到目前EPON每用户成本的两倍以下，并且随着使用量的增长，价格还会降低。虽然WDM－PON技术还不稳定，但随着相关器件技术的成熟和用户带宽需求的增长，将推动业界和市场对WDM－PON技术的持续关注。