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2025-08-21 18:07:23
技术原理
波分复用（WDM）
核心机理：
通过不同波长光载波在单根光纤中并行传输，提升容量。主要分为：
粗波分复用（CWDM）：波长间隔20nm（1270~1610nm），适用于城域网接入层，成本低但信道数少（≤18波）。
密集波分复用（DWDM）：波长间隔0.4~1.6nm（C/L波段），支持160波以上，用于骨干网扩容。
关键器件原理：
阵列波导光栅（AWG）：基于多径干涉与罗兰圆聚焦原理，通过等差阵列波导长度差（ΔL）实现相位差分离波长，满足 的干涉条件。
薄膜滤波器（TFF）：多层介质膜选择性反射/透射特定波长，但插损高（~4.5dB）、温漂大（0.05nm/℃）。
时分复用（OTDM）
原理：将低速电信号调制成超短光脉冲，经不同时延合并为高速信号。关键技术包括：
超短脉冲光源：锁模光纤激光器（脉宽<3ps）或DFB激光器+电吸收调制器（EAM）组合。
全光解复用：基于非线性光学环镜（NOLM）或电光调制器实现纳秒级开关。
模分复用（MDM）
少模光纤传输：利用光纤中正交模式（如LP01、LP11）独立传输数据。
模式耦合器：通过非对称波导设计实现模式转换，耦合损耗需<1.5dB。
关键技术挑战：模式串扰抑制与接收端模式解耦。
正交频分复用（OFDM）
光域适配：将电域OFDM映射至光载波，提升频谱效率40%。
调制方式：采用IQ调制器生成M阶QAM信号，结合DSP补偿光纤色散。
产品分类与技术指标
按复用类型分类
按集成方式分类
分立式：TFF+环形器组合，成本低但体积大（如传统CWDM模块）。
平面波导集成：
硅基AWG：220nm SOI晶圆刻蚀，干法刻蚀侧壁陡直度>88°。
聚合物EDG：纳米压印工艺提升衍射效率至85%。
混合集成：AWG与DFB激光器共封，减少光纤跳线损耗（如索尔思光引擎）。
前沿技术突破
硅光子集成
高密度波导：氮化硅（Si₃N₄）微环谐振腔（MRR）Q值>1×10⁶，调谐效率0.15nm/mW，支持1.6T CPO光引擎。
3D堆叠：TSV垂直互连实现光引擎与交换芯片（ASIC）间距≤10μm，功耗降至5pJ/bit。
新材料应用
铌酸锂薄膜（LNOI）：电光系数是硅的30倍，调制带宽>100GHz，突破硅基带宽瓶颈。
碳化硅衬底：热导率490W/mK（石英4倍），用于AWG抑制热透镜效应。
智能调控技术
AI辅助波长调谐：深度学习算法实时补偿硅光AWG温漂，波长稳定性达±0.001nm。
量子点激光器集成：可调谐范围>40nm，替代外部激光器解决CPO光源耦合难题。
CPO共封装架构
光电协同设计：
可插拔CPO：英伟达方案实现光引擎与ASIC电气直连，能效2.1pJ/bit。
全集成CPO：博通3.2T方案采用硅光+TSV，液冷散热成本降40%。
光纤复用技术演进路径与产业需求
随着单波100G向400G/800G演进，复用技术成为突破香农极限的核心手段，各方案产业化成熟度如下：
制造建议：WDM/PDM组合方案仍是当前产线主力（占比80%），工厂需重点布局AWG晶圆加工与偏振分束器(PBS)镀膜工艺。
传统波分复用器件缺陷与替代必要性
四类传统器件技术瓶颈
薄膜滤波器(TFF)：
体积≥20×20×5mm³，无法集成硅光引擎
多层镀膜良率仅65%（膜厚误差>±0.5nm导致插损+1dB）
其中Z-BLOCK（也称为Z-Block合光器件）是光通信领域中的一种关键无源器件，主要用于波分复用（WDM）系统中的光信号合成与分离。其核心功能是实现多波长光信号的合波/分波操作，尤其适用于数据中心、高速光模块等场景。
Z-BLOCK技术原理与工作机理
基于薄膜滤波片的分光原理
Z-BLOCK由多层介质薄膜滤波片（TFF）堆叠构成，每层滤光片针对特定波长设计。
当复合光信号入射时，不同波长的光在滤光片界面发生选择性透射或反射：
透射：目标波长穿过当前滤光片进入对应通道；
反射
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