半导体光放大器SOA在PON弱光整治中的应用

wangdell

SOA概况

SOA(Semi-conductor Optical Amplifier)半导体光放大器是采用应变量子阱结构的PN结器件，外部光进入后导致受激辐射，形成光信号放大。与其它光放大方案相比，具有低功耗、芯片化易于集成、支撑全波段等优点。

SOA技术近年飞速发展，在饱和输出光功率、增益、PDG、噪声指数等性能指标上获得显著提升，在光纤通信、激光雷达、光纤传感、光子集成领域应用越来越广泛。

半导体光放大器SOA原理PON弱光整治需求

近年来我国光纤接入网的飞速发展，从EPON到GPON,GEPON，再到现在XG(S) PON以及Combo PON，带宽不断提升，从FTTB到FTTH再到现在的FTTR，光纤逐渐向最终用于延展。随着光接入网的飞速发展，随之而来，由于光纤质量、分光比逐渐加大、速率提升后带来光功率的余量不足、以及由于OLT池化建设等，逐渐出现了大量的PON的弱光整治需求。主要表现在以下几个方面：

• l 为降低维护成本，推进OLT池化需拉远光纤；
• l 边远乡村覆盖及城市厚覆盖，光功率不足，需提升光功率；
• l 个别ONU由于分支线路损耗大无法开通；
• l GPON升级为XGS/Combo PON，链路余量降低；
• l 多级分光及高分光比，需提升光功率；
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PON网络弱光整治需求PON弱光整治方案

PON弱光整治中继放大方案，主要包括：SOA半导体光放大器方案、EDFA光纤放大器方案、OEO的电中继方案等几种，几种方案的对比如下图：

PON光放大方案对比

以上EDFA光纤放大方案之只能满足1550nm波长放大，无法满足PON网络的放大需求。OEO电中继的方案在GPON/EPON网络中有少量应用，但对于XGS PON/Combo PON网络，该电层方案成本高，多厂家兼容性差，只能放置在ODN中见，取电难，维护成本高，无法商用。

SOA方案则对业务透明，支撑全波段，因此能同时支撑Combo PON/XGS PON，也可以放置在OLT局端位置，是目前为止XGS PON/Combo PON弱光改造的最优方案。

XGS PON/Combo PON弱光整治部署方案

PON的弱光整治方案，根据放置位置的不同，分为：

1、 BA方案

该方案将PON放大设备放置于局端OLT机房，能改善3-5dB的链路余量。

优点：可同时支撑多路PON口放大，该位置易于取电、机房条件好、设备故障率低、后期维护成本低，是最佳放置方案。

缺点：受限于远端光功率较低，链路余量提升较小，只能改善3-5dB。

2、 LA方案

该方案将PON放大设备放置于ODN中，通常位于一级或二级分光中易于取电的位置。该方案可改善5-10dB的链路裕量，适合链路损耗大的链路。

优点：链路余量提升较大

缺点：ODN侧取电较难，升级维护成本高。

3、 PA方案

该方案将PON放大设备放置于ONU侧，通常位于楼道或户内。适合只有个别ONU无法开通的情况

优点：只针对个别无法开通的ONU。

缺点：由于只解决单个ONU的光功率不足的问题，PON放大成本相对较高。

目前天津见合八方针对PON弱光整治场景，开发了针对XG(S) PON 和Combo PON的半导体光放大器件，下行同时支撑1550nm和1490nm光信号放大，上行同时支撑1270nm和1310nm放大，同时针对BA应用，开发了高灵敏度、低噪声、低偏振消光比的SOA光器件。天津见合八方依托于清华大学天津电子院光电集成微系统研究所，于2019年合作成立，企业致力于研发国产半导体光放大SOA技术及光子集成技术，目前已推出全系列SOA产品，包括1050nm，1310nm和1550nm SOA光芯片、SOA COC、SOA蝶形器件等。