27、光通信技术在城域网络应用中的发展与挑战

光通信技术在城域网络应用中的发展与挑战

1. VCSEL 技术面临的功率问题

垂直腔面发射激光器（VCSEL）开发者目前面临的关键问题是单波长下的输出功率，即单模 VCSEL 的输出功率。当前这类 VCSEL 的输出功率在 1 - 4 毫瓦范围内，远远低于边缘发射激光器（边缘发射激光器目前可提供数百毫瓦的功率）。不过，城域应用的功率要求比长距离应用低很多，因为传输距离更短。对于典型的城域应用 40 公里环网来说，10 毫瓦的单模输出功率（是当前 VCSEL 性能的两倍）可能就足够了。如果能实现这样的功率输出，VCSEL 技术有望成为城域市场光网络系统降低成本的重要因素。

2. 城域放大器的发展

城域光系统的传输距离比长距离系统短得多，系统设计师和网络规划者的一个基本思路是尽量减少放大环节的使用。不过，一些地理范围较大的城域地区可能需要一定的放大功能。而且，像波长切换和路由等附加功能会增加网络中的插入损耗和其他信号衰减。

目前有两种主要的城域放大器：半导体光放大器（SOA）和掺铒光纤放大器（EDFA）。它们的特点对比如下：
| 放大器类型 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
| — | — | — | — |
| SOA | 增益的波长光谱范围更广，可达 300 纳米，而 EDFA 小于 100 纳米 | 无法在无串扰的情况下同时放大多个波长 | 放大波长在 EDFA 增益区域之外的应用以及作为光开关设备 |
| EDFA | - | - | 1500 - 1600 纳米波长范围内的低成本放大器市场 |

随着成本的持续降低，EDFA 有望主导 1500 - 1600 纳米波长范围内的低成本放大器市