2.5 无源波分复用器件
光分插复用器（OADM，Optical Add / Drop Multiplexer）是在纯光域中实现支路信号的分插和复用的一种设备，其分插复用的支路信号以波长为单位，被称为光通道。OADM 设备是全光网络的关键节点设备之一。
由于OADM 器件是在纯光域中实现的，因此对电信号有着完全透明的属性，即理论上来说，OADM 中的每一个波长可以承载任何业务类型的电信号（一般为将从10Gbit/s 到
100Gbit/s 的光转换为单元电信号）。
OADM 器件最直接的功能就是将一根光纤中的若干波长分配到不同的光纤中，或者将
不同光纤中的不同波长合并到同一根光纤中。这个过程类似于电交叉芯片的部分功能，将需要进行交叉的内容（电交叉为时隙颗粒，光交叉为波长）打散后，进入到交叉矩阵。
OADM 器件根据其使用光学模块的不同，分为固定式光分插复用器（FOADM，Fixed
OADM）和ROADM，下面将分别进行介绍。
2.5.1 FOADM 器件和AWG 技术
阵列波导光栅（AWG，Arrayed Waveguide Grating）是利用平面光波导（PLC，Planar
Lightwave Circuit）技术制作的器件，将输入的DWDM 信号通过阵列波导衍射到不同角度的输出波导中。
利用AWG 技术制作的OADM 器件被称为FOADM 器件，可以将输入光纤中的多个波长逐一分开，并输出到每一个对应的物理子接纤口。每一个物理子接纤口中只包含一个单一的波长。
FOADM 设备上一般有数十个子接纤口，它能将一根光纤中不同波长的光差分到这些子接纤口上。但由于其使用的是固定式光学模块，因此每个子接纤口都只能输出一个固定的波长。FOADM 器件虽然可以将光纤中的波长分开和合并，但很明显，其波长与物理端口的绑定关系是无法满足智慧光网络对业务随需灵活调度的需求的。
2.5.2 ROADM 器件和WSS 技术
ROADM 概念提出的初衷是增强WDM 的灵活性，以实现不同节点间交叉调度的可灵活配置的属性。初期人们尝试使用基于光交叉连接器、光电光再生器、环行器等完成相应的功能，这些系统是用分立元件构成的，插入损耗大、性能不够稳定，不具备商用价值。
第一代ROADM 器件使用波长阻断器，使用功率分光把全部波长的信号都按功率分为两束，每一束按需求进行逐个波长阻断并传输至下一个节点。
第二代ROADM 器件使用PLC 集成波导技术将解复用器（通常是AWG）、1×2 光开关、光可变衰减器（VOA，Variable Optical Attenuator）、复用器等集成在一块芯片上，具备二维自由度。这两代技术在波长串通、调度方向等方面的灵活度有很大的限制，仍然无法满足智慧光网络对业务随需灵活调度的要求。
第三代ROADM 器件使用波长选择开关（WSS，Wavelength Selective Switch），其最大的特点是每个波长都可以被独立地交换，能独立地将任意波长分配到任意路径，具有多个自由度，不再像波长阻断器或PLC 那样需要对网络互联架构进行预先设定。
WSS 也出现过多种技术实现方式，如微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System）、液晶（LC，Liquid Crystal）、硅基液晶显示器（LCoS，Liquid Crystal on Silicon）等几种，目前最常用的是LCoS。
如图2-23 所示，LCoS 通过液晶来控制反射基片反射的光线，达到波长分离和选择的功能。它采用涂有液晶硅的CMOS 集成电路芯片作为反射式液晶显示器（LCD）的基片，用先进工艺磨平后镀上铝作为反射镜，形成CMOS 基板，然后将CMOS 基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合，最后注入液晶进行封装。其中液晶起着“阀门”的作用，控制到达反射面的光线的数量。特定像素的晶体接收到的电压越高，该晶体允许通过的光线也就越多。
图2-23 WSS 使用的LCoS 技术
ROADM 器件利用WSS 技术可将一根光纤中的不同波长的光根据需要发送到指定的端口。每个物理子接纤口中，也可以包含多个波长。FOADM 与ROADM 器件的最大区别在于波长调度灵活性和器件成本这两个方面。
2.5.3 新技术及发展趋势
1．多端口WSS
目前，智慧光网络骨干交换节点的WSS 主要以20 维或32 维为主，未来网络对于高维WSS 的需求更加明显，如电信运营商的一干和二干ROADM 网络的架构融合，就需要高维WSS 组成大交叉容量的光交叉系统。
因此，提高WSS 端口数量是研究的重点之一，目前很多光器件厂家将目标放在64 维甚至128 维WSS，但目前多端口WSS 仍面临自身技术成熟度的挑战。
2．m×n WSS
2.6 节中将会介绍传统的1×n WSS 需要较复杂的组合逻辑来完成复杂ROADM 光交叉调度的技术需求，而新m×n WSS 技术可以在波长上下话时提供集成度更高的方案。当前m×n WSS 技术方案有两种，一种是基于MEMS+LCoS 的方案，另一种是基于LCoS+LCoS的方案。
（1）MEMS+LCoS 方案
一个8×24 的WSS 内部光路设计如图2-24 所示，每个Add / Drop 端口的光信号都耦合到一个可倾斜的MEMS 反射镜，通过MEMS 将衍射光栅和球面镜分离出的不同波长的光谱条纹引导到LCoS 面板的8 个独立部分之一。
图2-24 WSS 内部光路设计
（2）LCoS+LCoS 方案
在图2-25 中，光路采用两个LCoS 芯片实现全无竞争的m×n 波长调度。其中一个LCoS 芯片控制输入端口的匹配，另一个LCoS 控制输出端口的匹配。通过精密的空间光设计和光束对准工艺，输入端口每个波长都可以精确对准并耦合到指定的输出端口所在的位置。
图2-25 LCoS+LCoS m ×n WSS光路
在MEMS+LCoS 方案中，输入侧m 个端口接收的光信号中的所有波长只能通过MEMS全部切换到同一个输出侧的端口中，而LCoS+LCoS 方案没有这种限制，应用更加广泛，既可以在Add/Drop 和本地组使用，也可以在方向组上使用。
