一般地，PLC芯片集成的功能包括放大，可调衰减，合成，分束，滤波以及泵浦共享等。其中最后一个功能泵浦共享即用一个980nm的泵浦激光器来驱动数个放大器，此举相对传统上一个泵浦激光器驱动一个放大器的方式来说，具有重大的经济效益，可大大减少单位放大器成本。这种效益在sub-band和前置放大器领域显得尤为突出，因为这些放大器都需要配备单独的泵浦源。
    
图一：EDWA阵列PLC(左)能实现几乎所有光模块功能。总共有四个信号光路（右图，红色），包括输入端和输出tap，每个光路被一个独立的PIN通道监测仪终止（右图，灰色）。一个泵浦分布网络（右图，蓝色）包含一个泵浦mixer和四个独立的VOA。

EDWA阵列设计 
一个EDWA阵列模块一般由几个不同部分组成：包括一个PLC芯片，一些光纤元件，一个电路控制板以及一个金属包装盒。一个或两个980nm的泵浦激光器被集成到一个泵浦分布网络中，该网络包含一个泵浦混和器（mixer）和4个独立的可调光衰减器（VOA）。
泵浦混和器（mixer）的功能是将两个泵浦激光器的能量混合然后均匀地分配到4个不同的泵浦通道里，通过通道中的VOA来控制进入每个掺铒光纤波导中的泵浦能量。经过VOA后，泵浦光跟信号光将会被4个CWDM耦合器耦合在一起，共同进入4个掺铒光纤波导中。
而我们的掺铒波导EDW的核心材料则拥有超高的delta系数（大约9%），在这里，delta系数被定义核心层与覆层之间折射率上的差异。这种特性允许有非常小的弯曲半径（量产大约150 µm），可被用于芯片的布线（layout），从而能设计出非常紧凑的芯片来。紧跟着EDW的是泵浦滤波器，它的主要功能是将泵浦光分离出去,，只留下信号光。而一个PLC器件大约有9 mm 宽和 25 mm长，能完成27个光纤元件所完成的功能。
EDWA采用电路控制主板来控制模块，这款电路板能监测所有PIN所发出的信号，也能控制VOA的设定。泵浦激光器可被单独安装，然后集成到芯片上。当然我们可以选择制冷型或非制冷型的泵浦激光器。如果采用非制冷型泵浦光源则电源的功耗是非常低的，不过无论采用那种泵浦光源，激光器都会被布拉格光栅进行波长稳定。电路板同样也能控制和监测泵浦光源跟冷却器。另外还可在4个输入输出端口配备光纤隔离器。
EDWA阵列的性能 
所有的PLC元件可分为两大部分：一部分是无源波导，一部分是有源波导。一个无源波导元件如一个集成光子tap能在芯片上实现输入输出信号功率的监测功能，此举一方面能自动进行增益控制（AGC），一方面又能实现自动功率的控制（APC）。不过tap也必须是具有效率的，紧凑的，宽带和非偏振相关的。（见图2）

图2：上图显示一个tap耦合器所传送的近似波长无关的响应光谱，加上波长和偏振相关损耗总损耗少于0.3dB（最高）。下图是一个典型的泵浦VOA的动态调节范围图。

另外一个重要的特征是输出泵浦滤波器，该滤波器主要功能是将输出波导的泵浦光分离出去。该滤波器在C波段具有很小的插入损耗，在980nm的泵浦波长区域拥有很高的消光比。一般泵浦滤波器要求在C波段插入损耗小于0.4dB，在980nm的泵浦波长区域拥有40dB甚至更高的消光比。
一个带有VOA的集成泵浦共享网络允许用户单独地改变每个放大器的增益状况，当然这个集成的VOA必须是紧凑的和低成本的，同时也要具备较高的动态范围和一个低交换功率。实际来说就是一个采用热光原理的Mach-Zehnder干涉仪。
  
   
图3：针对4通道的EDWA的小型信号增益（–25 dBm）和噪音特征光谱。举例而言，两个泵浦激光器均工作在500mA上，所有的VOA均设定在最小衰减值。图中所显示是4个通道在C波段中最小增益曲线（上）以及最大的噪音曲线（下）。例如在1550nm波长四个通道中最小的增益为21dB，最大的噪音为5.9dB。依次类推。
EDWA阵列的应用 
EDWA阵列一般应用在接收器，发射器以及串联放大器领域。这些应用可满足不同市场的需求，包括10Gb/s城域和城域核心以及未来40Gb/s城域市场。EDWA阵列的主要目标是用于光分插复用器的信道平衡，波长复用器和解复用器中的前置和post放大，以及交换矩阵中的损耗补偿等领域。
由于EDWA阵列组成的放大器具有低成本，低噪音，波长无关等优点，因此那些采用EDWA的类似光交叉连接设备和可重置光分插复用器等设备将会从中受益。同时EDWA阵列也成为串联放大领域的一个有力竞争者，预计低成本，维护简易的EDWA 阵列将在城域核心网络中将取代复杂的串联EDFA。EDWA 阵列也可被制作成一些低损耗的元件，诸如低损耗的分束器和集成器。
参考文献 
1. E. Desurvire, Erbium doped fiber amplifiers, (John Wiley & Sons, New York, 1994). 2. S. Frolov, T. shen, and A, Bruce, SPIE Proc. 4990, Photonics West 2003. 3. Y. P. Li and C. H. Henry, "Silicon Optical Bench Waveguide Technology" in Optical Fiber Telecommunications IIIB ed. by I.P. Kaminow and T. L. Koch (Academic Press, San Diego, 1997).

作者简介：Sergey V. Frolov是Inplane Photonics公司的器件设计师；Joe Shmulovich为该公司的CEO。