LiNbO3调制器的性能要求

除了眼图特性（图1）之外，“啁啾”也是影响系统性能的重要调制参数。啁啾是在强度调制过程中引入的一种相位/频率调制现象。在大多数情况下，啁啾将给传送质量带来负面影响。最重要的是，啁啾会造成频谱展宽，这将对WDM信道间隔提出严格限制，同时也使信号对色度色散更加敏感。

如果在干涉仪的两臂上信号推拉相位偏移量一样，那么对于所有状态的干涉，输出信号的相位将是一个常量，因此也就不会发生相位调制。利用LiNbO3晶体的特殊取向（X切）能够使MZI的配置达到完全对称──这是无啁啾信号产生的基本条件。因此可以采用X切LiNbO3调制器来实现无啁啾的调制。

在10Gb/s系统中，在特定系统配置下啁啾可以对系统产生有益的影响。啁啾可以利用它的正色散系数来补偿光纤中的脉冲展宽，从而将无中继传送距离从典型的80km延长到100km（单模光纤）。然而，当传送距离超过100km（例如LH/ULH）时，啁啾信号的脉冲展宽速度将远远超过无啁啾信号。此外，在不断变化或不可预测的复杂格形网传送系统中，采用无啁啾信号有助于使网络运行更加可靠。

Mintera公司发现，X切调制器由于其固有的无啁啾工作特性，更适合于大批量生产。而传统的解决方案──推拉Z切双驱动MZ调制器，则要求放大器、波导电路以及调制器本身达到高度对称。只有LiNbO3外调制器才可以充分满足40Gb/s长途和超长途传送系统的要求。

40G　LiNbO3调制面临的挑战

在“高端”应用领域，LiNbO3仍然被认为是最主要的调制技术。然而，合格的大批量生产必须经过对材料性质的深刻理解、设计、测试、投产、Telcordia鉴定、售后保障以及逐步量产等一系列长期过程。

40Gb/s调制器不仅仅是10Gb/s器件的演进。技术上的“量子飞跃”必须面临设计上的挑战。开发和生产40Gb/s调制器不仅需要设计光路和微波电路的综合专业知识，还需要先进的封装和组装技术。

要提供产生40Gb/s信号所需要的30GHz以上的带宽，最基本的条件是经过波导的光波和毫米波必须完成严格的速率匹配。为了在最高频率成分（约60GHz）中实现有效的相互作用，电脉冲沿电极传播的群速度必须和光脉冲传播的群速度相同（容差<2%）。对于超高频带则必须进一步要求在整个相互作用长度上始终保持转换效率。因此，必须设计共面带状波导结构，以保证电波传播的超低损耗。此外，器件的封装对器件的整体电光特性具有重大影响。

考虑到前向纠错编码会扩展数据速率，一些40Gb/s　X切调制器的驱动电压需要5.4V（Vamp），而且标定带宽为33　　GHz。而其光插入损耗仅有3dB。与X切调制器相比，原来单驱动的Z切调制器的驱动电压优势将不复存在。在这些调制器中集成监控PIN光电二极管已经成为了标准。在使用了商用驱动放大器之后，这些40Gb/s　　X切调制器可以将消光比提高到13dB以上，达到了10Gb/s调制器的标准水平。

成熟的技术

如何选择40Gb/s调制的具体格式，将主要取决于特定的系统应用。但是无啁啾的X切调制器已经成为所有调制格式的首选。它不但适用于原有的NRZ、RZ、CS-RZ，还适用于长途和超长途DWDM传送系统中诸如RZ-DPSK等复杂格式的调制。

铌酸锂是覆盖了从城域/NRZ到超长途/RZ所有应用场合的唯一的成熟技术。因此，随着“通用收发机”时代的到来，铌酸锂将成为标准的调制器解决方案。

Steffen　Schmid：Avanex公司铌酸锂器件生产线工程师。

陈利兵：北京邮电大学光通信中心

译自LightwaveEurope　03年11月14页《Lithium　niobate　to　rule　40G　modulation》

作者：Steffen Schmid 译者：陈利兵