韓國大學團隊開發(fā)5G前傳新型可調(diào)諧光收發(fā)器

  ICC訊 近年來，網(wǎng)絡視頻平臺業(yè)務的激增使得數(shù)據(jù)流量迅速增長，其已成為推動下一代通信技術發(fā)展的重要動力，同時也對通信容量提出了更高的要求。目前，通信容量提升的瓶頸主要在于5G通信中接入無線網(wǎng)的前傳(FrontHaul)部分。與核心網(wǎng)絡不同，前傳波分復用(WDM，用于提高光通信中的信道數(shù))網(wǎng)絡需要高性價比的網(wǎng)絡設備，其中低成本的WDM收發(fā)器至關重要，雖然其所需的可調(diào)諧激光技術已經(jīng)發(fā)展成熟，但是可調(diào)諧濾波器尚未問世，因此低成本的可調(diào)諧光收發(fā)器仍然很難實現(xiàn)。

       針對以上研究現(xiàn)狀，韓國國立釜山大學Min-Cheol Oh教授領導的課題組在Photonics Research2021年第2期發(fā)表的文章中開發(fā)了一種高性能的集成光學可調(diào)諧濾波器，進而發(fā)明了一種適用于5G前傳網(wǎng)絡的集成可調(diào)諧光收發(fā)器。

  可調(diào)諧收發(fā)器原理圖。該收發(fā)器由基于聚合物波導布拉格反射光柵的可調(diào)諧激光器和可調(diào)諧濾波器組成。可調(diào)諧激光器包括安裝在聚合物波導末端的SLD增益芯片，以及安裝在波導另一端的布拉格光柵;可調(diào)諧濾波器分為兩級：傾斜布拉格光柵和模式分選Y分支

  研究人員采用聚合物光波導技術，將可調(diào)諧激光器和可調(diào)諧濾波器進行集成得到了緊湊型的可調(diào)諧光收發(fā)設備。一方面，聚合物熱光效應高，熱約束性強，可在較寬波長范圍內(nèi)進行布拉格波長調(diào)諧;另一方面，新設計器件結(jié)構(gòu)簡單，可以輕松實現(xiàn)波長控制以及大批量生產(chǎn)。此外，聚合物激光器和濾波器均含有不同結(jié)構(gòu)的布拉格光柵，因此可以通過兼容工藝同時制造。為了設計適用于WDM系統(tǒng)的高性能可調(diào)濾波器件，研究人員嘗試了各種方法。

       最終，選用了非對稱Y分支結(jié)構(gòu)以及傾斜布拉格光柵結(jié)合的方式，進而滿足5G前向回傳實際應用的全部需求。通過使用兩級傾斜布拉格光柵結(jié)構(gòu)，大大抑制了相鄰信道的串擾，清晰地表明了此設備對于5G前向回傳光通信網(wǎng)絡的適用性。該課題組一直致力于成本低廉且可批量生產(chǎn)的聚合物集成光學器件的研究。尤其是由聚合物波導制成的布拉格光柵器件，只需通過集成式加熱器施加非常低的熱功率，便可高效調(diào)諧反射波長。將寬帶寬光源與作為外部結(jié)構(gòu)的聚合物布拉格反射光柵對齊，便可得到可調(diào)諧激光器;將用于實現(xiàn)耦合正交模式的有傾斜角度的布拉格光柵和用于實現(xiàn)模式分選的非對稱Y分支結(jié)構(gòu)相結(jié)合，便可得到可調(diào)諧濾波器。

       韓國國立釜山大學Min-Cheol Oh教授表示，該項工作介紹了一種性能優(yōu)良且可低成本大批量生產(chǎn)的聚合物波導制成的可調(diào)諧光收發(fā)器。在不久的將來，5G前向回傳網(wǎng)絡中將會采用該可調(diào)諧光收發(fā)器，并且還會進一步對WDM系統(tǒng)的整體性能進行測評，從而為將此新型聚合物可調(diào)諧光收發(fā)器部署到下一代WDM通信網(wǎng)絡中打下基礎。

  Tae-Hyun Park, Sung-Moon Kim, Eun-Su Lee, Min-Cheol Oh. Polymer waveguide tunable transceiver for photonic front-end in the 5G wireless network[J]. Photonics Research, 2021, 9(2): 02000181