摘要：我們采用一個轉(zhuǎn)換時間為10μs的波長可調(diào)GTI來演示其在WDM系統(tǒng)中波長轉(zhuǎn)換情況，同時也在一個時間-波長二維OCDMA系統(tǒng)演示了快速跳碼試驗。我們觀察到功率損耗小于0.5dB。

    關(guān)鍵詞：GTI OCDMA

    1、 簡介

    波分復(fù)用器和解復(fù)用器幾乎是所有WDM系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分。從傳統(tǒng)意義上講，多路復(fù)用/解復(fù)用器（de/mux）都屬于靜態(tài)器件，隨著溫度的變化波長范圍會有少許改變。幾乎在第一個靜態(tài)復(fù)用/解復(fù)用器獲得商用的同時，人們就夢想出現(xiàn)一種能實現(xiàn)波長快速調(diào)諧版本的復(fù)用/解復(fù)用器。快速可調(diào)的復(fù)用/解復(fù)用器可以廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域，包括應(yīng)用在時間/波長二維光碼分多址（OCDMA）系統(tǒng)里的快速跳碼（code hopping）技術(shù)上，從而既提高了QoS性能又增強了安全性[1]。

    先前可調(diào)復(fù)用器幾乎沒有什么新的進展，最近有利用一個1xN MEMS驅(qū)動的Gires-Tournois干涉儀（GTI）來制作快速調(diào)諧復(fù)用/解復(fù)用器的報道[2]，采用這種方法的GTI是利用一個可編程的微反射鏡陣列來取代傳統(tǒng)GTI結(jié)構(gòu)里的背向反射平面（back reflection plane），從功能上來說，這種GTI實際上扮演著類似可調(diào)陣列波導(dǎo)光柵（AWG）的角色[3]，輸出端口都是與相關(guān)波長呈周期性關(guān)系。例如，對于一個包含N個端口的多路解復(fù)用器來說，第一路波長從端口1輸出，第N路波長從端口N輸出，而第N+1路波長則又從端口1輸出。經(jīng)過調(diào)諧后，第N-1路波長可以從端口N輸出，而第N路波長則可以由端口1輸出，第N+1路波長由端口2輸出。在我們的原型器件中，鄰近端口之間的串擾為8 dB，而MEMS反射鏡的調(diào)諧速度達到了10μs。盡管基本的器件測量論文已有公開發(fā)表[2]，但系統(tǒng)級的研究還尚未被報道。

    在本篇論文里，我們將演示一個基于GTI的1x3波長復(fù)用/解復(fù)用器的系統(tǒng)級性能以及快速轉(zhuǎn)換能力，當中采用的GTI帶有一個可調(diào)諧的中心波長。對GTI的群延遲波紋（GDR）測量發(fā)現(xiàn)其GDR低于5ps。而在對這款復(fù)用/解復(fù)用器進行10Gb/s數(shù)據(jù)傳輸演示時發(fā)現(xiàn)其功率損耗低于0.5 dB。

    另外，由于2D的OCDMA系統(tǒng)里的異步光正交碼的周期性頻率位移現(xiàn)象，也導(dǎo)致了正交碼現(xiàn)象[4]。因此，用這種可調(diào)多路器來實現(xiàn)編碼跳躍（Code hopping）便成為一種簡單易行的方式。由于偷聽者需要在監(jiān)聽編碼本身的同時還要發(fā)現(xiàn)跳碼的次序，這就增加偷聽的難度，因此系統(tǒng)安全性大大提高。同時由于可調(diào)編碼器/解碼器在出現(xiàn)其他用戶的MAI（Multiple Access Interference，多址接入干擾）降低接收信號質(zhì)量的情況下可以允許一個用戶跳躍到一個新的編碼上，因此跳碼技術(shù)也被證明可以維護服務(wù)的品質(zhì)（QoS）。而這款MEMS GTI則可以被用來完成編碼跳躍，同時相比其他潛在競爭技術(shù)（如溫度調(diào)諧FBG或延遲線開關(guān)）性能也作了重大改進（如速度和簡單性）。下面我們就介紹一下采用GTI的2D OCDMA系統(tǒng)的跳碼試驗情況。

    2、將GTI作為一個高速開關(guān)

    每一個多路器的輸出端口都表現(xiàn)出一個周期性的濾波器光譜。通過改變加載于靜電MEMS驅(qū)動器上的電壓，我們可以改變微發(fā)射鏡的垂直方位，因此我們引入了入射光束的相位移概念。這種相位移在光纖陣列的輸出端會轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龈缮鎴D樣的周期性位移（cyclic shift）[2]。舉例而言，從端口3到端口1的被稱為第3rd個波長位移，從端口1到端口2的是第1個波長位移，依次類推（見圖1a）。圖2a則展示了轉(zhuǎn)換程序。一個承載2Gb/s數(shù)據(jù)的波長穿越多路器。通過在兩個不同的電壓之間進行轉(zhuǎn)換（速率為15 kHz），引入的數(shù)據(jù)輸出端口將從端口2轉(zhuǎn)換到端口1。圖中顯示了10μs的轉(zhuǎn)換速度。我們還觀察到在轉(zhuǎn)換的過程中比特并未出現(xiàn)降級退化現(xiàn)象，不過峰對峰值（peak to peak）卻發(fā)生了改變。這些端口處于關(guān)閉位置時的串擾為5-8dB，標準插入損耗為11.5dB。之所以會出現(xiàn)這么高的插損和串擾的主要原因是元件和自由空域耦合未對準的緣故。因此，我們可以通過使用一個階躍光束分路器（分光比可調(diào)）以及增加微反射鏡數(shù)量（目前一般為6個）的方法來大幅改進插損和串擾性能。模擬的結(jié)果顯示[2]插損最低可降到3dB，串擾也能達到13dB。
                    
   圖1（a）通過改變MEMS結(jié)構(gòu)，多路器便獲得周期性的輸出波長，轉(zhuǎn)換速率為10μs，而多路器的帶寬為30nm。FSR也可以從0.6nm 調(diào)節(jié)到1.2nm。（b）GTI的周期性位移也可以被用來進行正交OCDMA碼間的跳躍。