基于SFP封裝的數字可調光衰減器的實(shí)現

　　ICCSZ訊 可調光衰減器(VOA)是光纖通信系統中的一種重要的光纖動(dòng)態(tài)器件，主要用于密集波分復用(DWDM)系統中信道的功率平衡，實(shí)現增益平坦、動(dòng)態(tài)增益平衡及傳輸功率均衡。而數字可調光衰減器由于控制簡(jiǎn)單、體積小，較好的光學(xué)性能而得到了較大的發(fā)展。

　　目前可調光衰減器已經(jīng)廣泛應用于光通信領(lǐng)域的通信設備中，通用的做法是在設備中集成了數字可調光衰減器，通過(guò)設備的軟件根據系統的需要對可調光衰減器的衰減量進(jìn)行調節，由于VOA集成到了設備中，光路也必須集成在設備中，并固定下來(lái)，這使得光路系統不能靈活的配置，而在DWDM系統中，不同的站點(diǎn)，不同傳輸容量都需要根據實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )情況進(jìn)行靈活的配置，而VOA作為系統中重要的可配置器件，不能隨著(zhù)系統的配置而靈活的取舍，使系統設備的靈活性變差，增加了系統成本。

　　在光通信領(lǐng)域中，SFP收發(fā)模塊作為標準的可插拔器件，由于其體積小、機械和光電接口標準統一、可插拔等靈活可配置特性，已廣泛在系統設備中得到應用。為了使VOA模塊也能像SFP收發(fā)模塊一樣靈活可配置的應用到系統設備中，本文提出了一種將VOA模塊集成到SFP封裝中，采用SFP標準的機械和光電接口，使VOA模塊也能像SFP收發(fā)模塊一樣即插即用，非常方便的實(shí)現光衰減功能的取舍。

　　由于采用SFP封裝，體積受到了很大的限制，而基于微電子機械系統(Micro-Electro-Mechanical Systems， MEMS)技術(shù)的VOA的相對其他類(lèi)型的VOA的突出特點(diǎn)就是體積小，控制簡(jiǎn)單，而且具有較好的光學(xué)性能。因此，本文采用MEMS VOA模塊實(shí)現SFP封裝的數字可調衰減器。

　　1 數字式MEMS VOA原理

　　常見(jiàn)MEMS VOA有反射鏡旋轉型和位移遮擋型等。無(wú)論采用哪種類(lèi)型實(shí)現光功率的衰減，都是通過(guò)光衰減量與MEMS芯片中機械片的旋轉或移動(dòng)呈一一對應的關(guān)系，而芯片中機械片的旋轉或移動(dòng)又與加在上下電極板上的電壓呈一一對應關(guān)系，因此，衰減量與電壓呈一一對應關(guān)系，但是衰減量與驅動(dòng)電壓不是線(xiàn)性關(guān)系。為了實(shí)現數字化的衰減控制，需要增加控制電路，預先將衰減電壓曲線(xiàn)數據保存在電路中，通過(guò)客戶(hù)發(fā)送的衰減量自動(dòng)查找對應的衰減的電壓，再發(fā)送給VOA驅動(dòng)電路，驅動(dòng)電路再輸出對應的電壓給VOA，從而實(shí)現對應的衰減，這樣便達到了數字式控制的目的。

　　2 基于SFP封裝的可調光衰減器的實(shí)現

　　基于SFP封裝的可調光衰減器由結構部分、光學(xué)模塊MEMS VOA、LC光口、電控制單元CU、電接口等部分組成，其結構和組成示意圖如圖1所示。

　　在結構方面，采用了標準的SFP封裝，外形結構如圖2所示。

　　在電控制單元部分CU主要由SFP電接口、可編程邏輯器件CPLD、D/A轉換、放大器和MEMS VOA組成，如圖3所示。

　　SFP電接口主要包括I2C接口和電源接口。I2C接口實(shí)現上位機及可調光衰減器的通信，包括讀取存儲單元的相關(guān)信息、讀取存儲的電壓衰減數據，下發(fā)衰減命令等;CPLD功能模塊主要實(shí)現I2C接口驅動(dòng)、數據存儲和相關(guān)控制功能，I2C接口驅動(dòng)實(shí)現與上位機的通信連接，控制單元接收上位機的命令，解碼相關(guān)的協(xié)議數據并進(jìn)行相應的操作，如果是衰減控制命令，則獲取衰減量數據，從存儲模塊調取衰減電壓數據，經(jīng)過(guò)算法計算后，輸出精確的電壓數據給D/A轉換器，D/A轉換器對電壓的數字信號轉換為模擬信號經(jīng)過(guò)放大器放大后驅動(dòng)MEMS VOA，使其達到相應的衰減。

　　在SFP標準中，對電接口進(jìn)行了詳細的規定，包括電接口的管腳數、管腳定義、機械尺寸等，在SFP VOA中，收發(fā)模塊功能管腳都不需要使用，只保留I2C通信的相關(guān)管腳(PIN4/PIN5)、電源管腳(PIN15/PIN16/PIN20)及狀態(tài)管腳(PIN6)。在光路方面，主要由LC光口和MEME VOA組成，為了減小體積，降低耦合損耗，采用VOA直接與LC光口耦合方式。

　　3 基于SFP封裝的可調光衰減器的應用

　　基于SFP封裝的可調光衰減器性能指標與MEMS數字式可調光衰減器的指標相似，具有反應速度快、線(xiàn)性度好、高穩定性、高衰減等光學(xué)性能，同時(shí)由于采用了SFP封裝，使數字式可調衰減器成為了一個(gè)獨立的光學(xué)模塊，支持熱插拔和即插即用，不需要集成到設備內部，設備只要預留出SFP接口，即可根據系統需要，靈活的配置需要的可調衰減器，使光路系統變得靈活和簡(jiǎn)單，同時(shí)，由于其靈活性的配置，節省了由于系統布網(wǎng)變化帶來(lái)的成本增長(cháng)，從而降低了光網(wǎng)絡(luò )設備整體成本。

　　4 結語(yǔ)

　　基于SFP封裝的可調光衰減器符合光學(xué)設備中傾向于可插拔光學(xué)裝置的趨勢，具備了SFP模塊的便攜靈活特點(diǎn)，同時(shí)又具備了傳統可調光衰減器類(lèi)似的光學(xué)性能，非常適合應用于復雜的波分復用系統設備，靈活的組成各種網(wǎng)絡(luò )應用，因此具有廣泛的應用前景。