50Gb/s波长自调谐单纤双向光模块介绍

传统单纤双向光模块的上下行波长为固定值，由于两端波长不一致、须配对使用，在实际使用过程中潜在AB端插错、配对异常等情况，对物料资源和维护管理提出更多挑战。有厂商提出50Gb/s波长自调谐BiDi光模块新型方案，可打破传统BiDi光模块“上下行”波长的约束限制，原理示意图如图所示。

电接口方案与传统50Gb/s BiDi光模块相同，支持2x25Gb/s NRZ和1x50Gb/s PAM4两种类型，DSP、Driver、TIA等核心电芯片也与传统50Gb/s BiDi光模块相同。模块光路中包含激光器和光滤波器，激光器的输出波长需要与滤波器的通带/阻带波长相匹配，因而激光器需采用波长可调谐激光器或通过TEC温控实现激光器波长的调节变化。同时，可通过可调光滤波器和监控回路进行波长监控，整个系统通过软件握手进行自适应匹配，实现光模块两端数据信号的传输。

激光器和光滤波器的波长可调谐技术是该方案的主要难点和挑战。在激光器方面，通过TEC温控实现激光器波长可谐调是成本最优的解决方案，缺点是波长调谐范围有限。TEC温控一般在10~20℃范围内，对应激光器波长可调谐范围限制在±1nm以内，光模块的发射波长通道间隔需设置为1nm左右，对TEC温度控制精度和激光器谱宽提出更高要求。DFB或FP激光器由于谱宽过大无法满足，需采用典型谱宽小于0.2nm的EML激光器。此外，从色散容忍能力角度来分析，单纤单向光模块的波长范围更窄，有利于更长距离传输和波分复用扩容。在光滤波器方面，同样优选通过热调方式来实现波长可调谐，但在设计中需特别注意热串扰等问题。

技术指标方面，50Gb/s波长自调谐BiDi光模块的链路预算可与传统50Gb/s光模块保持一致，0~70℃全温条件下功耗小于3.5W，波长在1308nm/1309nm间可自由切换，波长切换稳定及两端业务建立典型时间小于10s。2021年底，CCSA已讨论该技术方案的行标立项计划，初步估计2023年下半年行业标准发布。

产业链方面，50Gb/s波长自调谐BiDi模块与传统50Gb/s BiDi光模块相比，新增了波长可调谐激光器、波长可调谐光滤波器和软件自适应匹配等内容。如上文分析，激光器波长可调谐可通过TEC温控来实现，软件自适应匹配可通过光波长监控和内置软件功能组合实现，波长可调谐光滤波器为产业链新增内容。当前，行业对波长可调谐滤波器的解决方案有Etalon(标准具)+控温、可调PLC等方式，关键技术参数包括FSR、带宽、隔离度等，可依据该器件在光模块中的关键指标(波长调节范围、灵敏度、 隔离度等)向下分解得到该器件的规格要求及工艺实现技术分析，产业链成熟度有待进一步提升。

审核编辑：汤梓红