MEMS可調(diào)色散補償儀原理

　　本文介紹了一種基于MEMS的可調(diào)色散補償儀并詳細(xì)講述其工作原理，利用它可以實現(xiàn)真正的多信道色散補償。

　　色散管理是高數(shù)據(jù)率DWDM系統(tǒng)中一項極為重要的技術(shù)，尤其是對40Gbps系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量對色散十分敏感，在實際工作中經(jīng)常用色散補償光纖(DCF)對固定色散值進(jìn)行補償。

　　然而，DCF無法完全滿足40Gbps系統(tǒng)嚴(yán)格的公差要求。在這種高速傳輸中，傳輸信道中的色散會受每日溫差和季度溫差的影響而發(fā)生變化，這點必須加以考慮，因此需要采用可調(diào)色散補償儀對色散進(jìn)行精確控制。

　　1、MEMS色散補償儀

　　目前已有很多文獻(xiàn)介紹了多種不同的色散補償儀，但還沒有能對每個信道進(jìn)行獨立控制的多信道色散補償儀。我們在MEMS的基礎(chǔ)上采用衍射光柵技術(shù)構(gòu)建了一款多信道可調(diào)色散補償儀，并經(jīng)過實驗演示。

　　這種多信道可調(diào)色散補償儀由光陀螺、衍射光柵、透鏡和MEMS鏡組成，它的基本工作方式是，先將失真光信號分解為角頻分量，然后通過MEMS鏡對每個分量進(jìn)行移相處理以恢復(fù)信號波形。

　　2 、工作原理

　　來自單模光纖的輸入光線首先經(jīng)過一塊透鏡進(jìn)行校準(zhǔn)，然后送入衍射光柵中。隨后WDM信號被分離到單獨的信道里，同時衍射光柵將每個信號分解成角頻分量。另外有一塊透鏡將每束光線進(jìn)行聚焦再送入MEMS鏡，MEMS鏡分別對每個信號的光相位進(jìn)行修整，然后得出合適的色散值。此時光線再返回到透鏡和衍射光柵并耦合到光纖中，最后再由光陀螺將輸出分離出來(圖1)。

　　通過MEMS鏡間隔和光回路可對信道間隔進(jìn)行調(diào)整，我們設(shè)計中的信道間隔為3納米，不過可以很容易地將其調(diào)節(jié)為滿足ITU-T光傳輸標(biāo)準(zhǔn)的間隔。

　　在鏡陣列中，每面小鏡都裝有一個MEMS調(diào)節(jié)器，可單獨調(diào)節(jié)它的形狀。鏡面粗糙度對整個陣列的延遲特性有很大影響，我們優(yōu)化了鏡面生產(chǎn)工藝，成功地使表面粗糙度(包括鍍金層在內(nèi))在50納米以下。采用MEMS技術(shù)構(gòu)建的這種補償儀可以補償40多個信道。