城域网是DWDM技术应用发展最快的部分。Ovum-RHK在其2006元月发布的年度WAN光器件报告中预测，从2004年到2010年，城域DWDM器件的年平均增长率约为14%左右。增长的驱动力来自多系统运营商（MSO）和地区性贝尔运营公司（RBOC）向大众提供宽带服务的竞争，这些运营商的网络设施没有办法很好地适应终端用户动态的需求。因此，越来越多的人倾向采用可重构的光分插复用器（ROADM）对网络进行简化和扩展。ROADM的部署增加了对高性价比WDM器件的需求，Ovum-RHK预计今年城域DWDM市场就会超过传统的长途DWDM。JCF光波通信
城域DWDM系统强调成本、密度和灵活性，这些参数与光收发器密切相关。系统厂商正着重研发可插拔、可调谐的光收发器从而提高城域DWDM网络的这些特性。JCF光波通信
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可插拔光学器件的优点JCF光波通信
可插拔DWDM光收发器可以为系统厂商和终端客户带来以下重要优势：JCF光波通信
l 密度更高：每个系统能够容纳最多48个DWDM 2.5Gb/s SFP模块，在1U的机架空间内可容纳8个XENPAK 10Gb/s DWDM模块，或者16个XFP 10Gb/s DWDM模块。JCF光波通信
l 可升级：网络需求增长时运营商可以增加收发器安装槽位的数量，通过插入新的光收发器的方式新增波长。JCF光波通信
l 灵活性：可插拔收发器允许网络运营商管理和替换每个收发器槽位上的波长信道，从而简化了DWDM网络的升级、维护和修复过程。XFP、SFP和XENPAK都是可以在前面板上热插拔的模块，这样向DWDM网络升级和转变的过程将不会影响业务。JCF光波通信
l 成本：与原先分离的设计相比，标准化的可插拔收发器能够从材料和工程时间两个方面降低成本。JCF光波通信
除了传统的OC-48或OC-192应用以外，WDM网络还要支持千兆以太网（GbE）、1/2/4-Gb/s光纤通道和10GbE等协议，由此带来的更高的带宽需求使得DWDM网络密度增加，要求体积小、灵活度高、功耗低和成本低的DWDM光收发模块。
挑战与发展JCF光波通信
线路卡密度直接由模块尺寸决定，通常受限于功耗。DWDM信号需要由固定的波长传送，在一个波长间隔为100GHz（0.8-nm）的传输系统中，激光器的波长必须稳定在其标称值的之内。JCF光波通信
不幸的是，激光二极管在其长达十多年的寿命中会出现波长漂移的现象。如果这个漂移无法控制，某个波长有可能漂移到相邻的波长信道内，给系统造成混乱。解决方案是借助一个波长锁定装置消除波长漂移的风险。JCF光波通信
以往的DWDM器件由于包含波长锁定器，因而成本较高，尺寸很大。波长锁定器能够监控DWDM发射机的波长并给出一个反馈信号，热电制冷器（TEC）依据此反馈信号调节激光管的温度。典型的波长锁定器把背向反射光分成两束，分别送入两个光电管。一束光直接穿过一个与波长无关的标准具滤波器，另一束则直接照射另一个光电管。该机制通常由微光器件完成，这给DWDM激光器的封装带来了空间上的限制。JCF光波通信
近年来InP生长技术和材料处理技术的发展使得激光管的构造可以更加精细地控制，制造商能够限制激光管的漂移，了解并预测寿命期内漂移的行为特征。该性能已经被一系列激光管加速老化实验所证实，实验中芯片工作在高温和大驱动电流条件下。JCF光波通信
这个优异的特性使得固定反馈环路成为可能，从而减小了DWDM发射机的波长漂移。因此，波长锁定器中庞大的基于光器件的主动反馈环路能够被固定反馈电路代替，降低了激光器模块的尺寸和成本（如图1）。JCF光波通信
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控制电路的改进去除了波长锁定器，使得封装尺寸更小。JCF光波通信
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除了更好的老化性能，新的结构还扩大了激光器正常工作的温度范围，从而减少了TEC功耗。由于温度改变1℃时波长漂移约为0.1nm，这给发射器光学子组件（TOSA）和收发器的老化特性带来了新的挑战（见图2）。必须考虑电热调节器的老化和激光器偏置电流增大的问题。JCF光波通信
以下一些因素可能导致DWDM收发器在其寿命期内的波长变化：JCF光波通信
l 激光管与基座的焊接－焊接之后压力减小引起的波长漂移JCF光波通信
l 电热器的精确度与老化JCF光波通信
l 老化引起的激光管偏置电流漂移JCF光波通信
l TEC控制环路老化JCF光波通信
l 电路由初始工作时的无控制状态向稳定工作状态的过渡（不能对相邻信道造成干扰）JCF光波通信
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TOSA中有许多因素会影响器件的寿命，必须在保持小尺寸和低功耗的同时解决这些问题。JCF光波通信
除了TOSA，可插拔DWDM收发器的电子组件也将面临新的挑战。以往线路卡中实现的性能在尺寸小很多的新收发器中都要实现，温控电路的功耗限制还要更加严格。雪崩光电管（APD）接收器光学子组件（ROSA）需要保护电路来防止DWDM网络中可能的尖峰光脉冲损坏高灵敏度的接收器件，而且接收机还须具有自动调整其判决门限的能力，从而优化带有光放大器的高信噪比环境下的系统性能。JCF光波通信
收发器供应商还想集成的其它特性包括插入导频信号抑制受激布里渊散射、波长监控等，甚至通过可调的光衰减器调节不同信道的光功率。激光芯片的技术进步在未来可以实现窄带甚至全C波段的可调DWDM SFP收发器，部分ITU标准信道上的可调性可以利用高温（非制冷）电吸收分布反馈激光器（EA-DFB）实现，它能工作在很大的温度范围，从而可以调谐到不同的ITU标准信道。
技术进行时JCF光波通信
应用在10Gb/s信号速率的XENPAK封装DWDM可插拔模块已经问世了一段时间，该封装的一个实例就是模块中的TOSA使用了基于InGaAsP的EA-DFB激光器和控制电路。DWDM XENPAK应用于城域DWDM系统，提供XAUI电接口。JCF光波通信
目前已有一些收发器厂商的DWDM XFP产品进入了最后的研发阶段。10Gb/s的XFP封装模块与协议无关，可用于以太网等通信系统。从相对较大的XENPAK到XFP，DWDM TOSA的尺寸需要进一步减小。在接收器端，可以采用限幅放大器代替相对较大的高功耗自动增益控制电路。XFP使得一块线路卡能够支持16个光口，而XENPAK只能支持8个。然而高端口密度的系统须面对更严重的温控问题。JCF光波通信
对于GbE、OC-48和1/2/4-Gb/s光纤信道等低速DWDM应用，SFP模块正迅速替代昂贵的、不灵活的蝶形封装，其小于1W的最大功耗能够支持单线卡48端口的系统。已有的DWDM SFP模块还支持可调的接收判决门限，在实际网络噪声和色散已知的条件下能够优化接收机的工作性能。JCF光波通信
光收发器的技术创新满足了DWDM网络对成本、密度和灵活性的要求，对激光器技术的持续投入还将进一步降低DWDM发射机的功耗和尺寸。随着激光器尺寸的减小，可插拔收发器将支持更多的DWDM业务和功能。
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