基于AWG的平面光波导技术

摘要：采用平面光波导（Planar Lightwave Circuit,PLC）技术制作的阵列波导光栅(Arrayed Wave-guide Grating, AWG)是应用于光网络中的支撑技术波分复用(Wave Division Multiplexing, WDM)的重要器件。本文介绍了国内外AWG的应用现状和发

展前景。

关键词：平面光波导阵列波导光栅波分复用

中图分类号：TN913.7 文献标识码：A

1 平面光波导（Planar Light Circuit，PLC）技术的市场分析

伴随着光通信的发展，在金融危机影响下的亚太地区正成为全球光通信市场

中最活跃的一部分，目前所面临的问题主要有：①运营商投资重心从SONET/SDH 转移到WDM的趋势将会持续高涨；② 3G网络正式商用化带动了移动与固网宽

带市场新旧技术的转换；③受市场驱动和政策面的影响，光纤到户（Fiber to the Home, FTTH）更加深入市场；④系统设备商们将持续兼并收购，以实现技术优势

和资源整合。

基于PLC技术开发的光器件在光网络的组网中占据重要地位。波分复用（Waveguide Division Multiplexing, WDM）系统是当前最常见的光层组网技术，它

通过复用/解复用器实现多路信号传输。早期的WDM系统并没有实现真正意义上

的光层组网，难以满足业务网络IP化和分组化的要求，这种情况直到可重构光分

插复用器（Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer, ROADM）的出现才得以改善。平面光波导ROADM是近年来广泛采用的ROADM子系统之一。PLC的ROADM上下路通道是彩色光，这意味着只有预定义的彩色波长可以在每个端口

上下，也可以配合可调滤波器和可调激光器使用。由于PLC的集成特性，使其成

为低成本的ROADM解决方案之一。目前的光波导，一般都是以玻璃、LiNbO3、GaAs单晶等做衬底，再用扩散或外延技术制成的。PLC可以集成多种器件，例如：韩国的Byung Sup Rho等人用PLC研制的WDM双向模块[1]，我国的浙江大学也

研制出一种利用PLC的高集成化的PMD补偿器[2][3]。

2 AWG的结构及其工艺简介

阵列波导光栅（Arrayed Waveguide Grating, AWG）是第一个将PLC技术商品

化的元器件。它是基于干涉原理形成的波分复用器件，通过集成的AWG可以实

现波长复用和解复用，这种技术已被用于WDM系统中。目前平面波导型WDM

器件有多种实现方案，其做法为在硅晶圆上沉积二氧化硅膜层，再利用光刻工艺（Photolithography）及反应式离子蚀刻法（RIE）制作出AWG。该类器件通路数大、紧凑、易于批量生产，但带内频响尚不够平坦。由于AWG采用与一般半导

体相同的制作过程，多通道数与低通道数的制作成本相差不多，但更适合生产，

而且整合度较高，因此应用在DWDM上具有相当的潜力。北美市场在2008年初

呈现活跃状态，比如：美国加州的PLC设备供应商ANDevices在一月份签订协议，提供价值$13.5百万的产品给FTTH发展商Enablence Technologies Inc[4]。在我国，以PLC技术支持的光器件在光电子器件中占有很大份额，光电子器件从芯片、封

装和模块这三方面关键技术来看，芯片、封装2.5Gb/s有大批量生产能力，模块

10Gb/s正在形成大规模生产能力，这跟发达国家相比还有一定差距，我国的企业

家们也正致力于开发低成本、高质量的完整产业链，用以生产包括PLC技术在内

的光电子产品[5]。

3 AWG应用现状及未来发展趋势