用于無源光網(wǎng)絡的激光器以及光線路終端的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及光通信技術(shù)，具體地，設及一種用于通信系統(tǒng)中的用于無源光網(wǎng)絡的 激光器W及光線路終端。
【背景技術(shù)】
[0002] 波分復用無源光網(wǎng)絡（WDM-P0N :Wavelength Division Multiplexing Passive Optical 化twork)被認為是用于下一代 PON(NG-P0N2 :化xt Generation PON)的演進版。 通過專用的上行及下行波長分配，WDM技術(shù)提供了多用戶虛擬的點對點的光纖連接。但是， WDM-PON的廣泛發(fā)展仍然需要克服一些障礙。其中最緊迫的問題之一是光線路終端（0LT: 化tical Line Terminal)激光發(fā)射機的設計。由于全業(yè)務接入網(wǎng)論壇（FSAN :化11 Service Access Networks)最近標準化了 WDM-PON的系統(tǒng)要求，在該WDM-PON系統(tǒng)中，NG-P0N2允 許頻譜靈活使用使得系統(tǒng)容量隨著需求增長快速地升級，支持WDM的靈活信道數(shù)目（例如， 32,64和128)可W便利容量擴充，運意味著在OLT發(fā)射機中需要大量的光源（例如，分布 式反饋值FBiDistributed Feeclback)激光器，直接調(diào)制激光器（DML:Direct Modulated Laser),外諧振腔激光器巧化，External化vity Laser),也即大量的激光器。而大量的激 光器顯然會增加整個WDM-PON系統(tǒng)的成本和功耗。此外，由于每個激光器是獨立地調(diào)諧和 控制的，大量的激光器導致系統(tǒng)的部署變得非常復雜。因此，設計一種新的光源解決方案是 非常重要和有益的。
[0003] 為了減少化T的成本和復雜度，如圖1所示，采用頻譜切割技術(shù)是一種較好的方 法。該方法使用一個公共的寬帶種子光源和一個陣列波導光柵（AWG :Arrayed Waveguide Gratings)切割該寬帶光源。該方法簡化了 WDM-PON的架構(gòu)，并提供了網(wǎng)絡升級的靈活性， 因而是一種很有前途的成本節(jié)省的OLT解決方案。然而，在頻譜切割的WDM-PON系統(tǒng)的操 作中要面對一個最關(guān)鍵的問題是使用非相干光源，例如的放大自發(fā)福射（ASE =Amplified Spontaneous血ission)或發(fā)光二極管（L邸：Li曲t血ission Diode)。使用非相干光源的 缺點可W總結(jié)為：
[0004] DASE具有隨機振幅和隨機相位。一個特定模式的功率隨時間隨機波動。 陽〇化]2)由于寬帶ASE光的隨機性、類似于噪聲的特征W及頻譜切割后信道的帶寬很 寬，其將造成色度色散，并將嚴重地降低了頻譜切割的WDM-PON系統(tǒng)的性能（例如，碼間干 擾，功率預算受限）。 W06]如色度色散增強了由ASE和ASE拍打造成的剩余強度噪聲巧IN =Excess Intensity Noise)，因而限制了系統(tǒng)的性能并提高了接收誤碼率。
[0007] 4)剩余強度噪聲可W通過犧牲比特率或增加頻譜帶寬得到補償。
[000引 W由于頻譜切割后信道帶寬很寬，導致頻譜利用率低。
[0009] 6)切割后的信道存在多模共存從而導致非線性效應增強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 根據(jù)上述對【背景技術(shù)】W及存在的技術(shù)問題的理解，本發(fā)明提出一種用于無源光網(wǎng) 絡的激光器W及包括該激光器的光線路終端。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種用于無源光網(wǎng)絡的激光器，其包括：所述 激光器W銅神氮嫁合金為有源層材料；通過調(diào)諧所述銅神氮嫁合金中各元素的組分，所述 激光器同時產(chǎn)生包括兩個相干的激光波長的激光，所述兩個相干的激光波長具有相同的振 幅、信噪比和線寬。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述激光波長隨著所述銅神氮嫁合金中氮元素的組分 的增加而增加。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述激光波長隨著所述銅神氮嫁合金的溫度的增加而 增加。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述銅神氮嫁合金中的氮元素的組分為2%至5%。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述兩個相干的激光波長之間的間隔隨著所述銅神氮 嫁合金的溫度的變化而變化。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述銅神氮嫁合金中的氮原子的隨機分布W及氮元素 的含量的波動生成導帶底部的展寬。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述展寬在所述導帶底部附近導致氮定域態(tài)簇。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述氮定域態(tài)簇捕獲載流子并使得所述載流子在所述 氮定域態(tài)簇中直接激射產(chǎn)生所述兩個相干的激光波長中波長較長的一個。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，剩余載流子在量子阱態(tài)直接激射產(chǎn)生所述兩個相干激 光波長中波長較短的一個。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述展寬為60meV。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述激光器為分布式反饋激光器。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種用于在無源光網(wǎng)絡的激光器中產(chǎn)生雙波長 的方法，其包括：所述激光器W銅神氮嫁合金為有源層材料；通過調(diào)諧所述銅神氮嫁合金 中各元素的組分，使得所述激光器同時產(chǎn)生包括兩個相干的激光波長的激光，所述兩個相 干的激光波長具有相同的振幅、信噪比和線寬。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括調(diào)諧所述銅神氮嫁合金中的氮元素的含量，使 得所述激光波長隨著所述銅神氮嫁合金中的氮元素的含量的增加而增加。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括調(diào)諧所述銅神氮嫁合金的溫度，使得所述激光 波長隨著所述銅神氮嫁合金的溫度的增加而增加。
[00巧]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括調(diào)諧所述銅神氮嫁合金的溫度，使得所述兩個 相干的激光波長之間的間隔隨著所述銅神氮嫁合金的溫度的變化而變化。
[00%] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述銅神氮嫁合金中的氮原子的隨機分布W及氮元素 的組分的波動生成導帶底部的展寬，所述展寬在所述導帶底部附近導致氮定域態(tài)簇。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的第=個方面，提供了一種用于無源光網(wǎng)絡的光線路終端，其包括：n 個激光器，其中所述激光器為權(quán)利要求1-10中任一項所述的激光器；
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該光線路終端還包括：n個波分復用器，其中所述波分 復用器將來自于所述激光器的激光分離成兩個波長信道；化個調(diào)制器，其中所述調(diào)制器用 于在每個波長信道上調(diào)制輸入數(shù)據(jù)；第一陣列波導光柵，其用于復用經(jīng)調(diào)制了輸入數(shù)據(jù)的 波長信道到單模光纖；第二陣列波導光柵，其用于將所述單模光纖上的光信號分離成2n個 光信號；W及化個光網(wǎng)絡單元，其中所述光網(wǎng)絡單元用于接收來自于經(jīng)所述第二陣列波導 光柵分離的光信號。
[0029] 相比于現(xiàn)有技術(shù)（例如，頻譜切割技術(shù)），基于本發(fā)明所提出的激光器的光線路終 端，該光線路終端中包括能同時發(fā)射兩個相干的激光波長的激光器，該激光器至少具有W 下優(yōu)點：
[0030] 1)產(chǎn)生相干光：使用相干光作為光傳輸信道。因此，它具有降低色度色散，提高比 特率，減少剩余強度噪聲，提高信噪比的優(yōu)勢。
[0031] 2)線寬窄：基于本發(fā)明的DFB激光器，激光光譜線寬約為MH,甚至曲Z。然而，經(jīng) 陣列波導光柵頻譜切割后的信道的線寬要寬得多，有的甚至高達GHz。
[0032] 3)波長利用率高：支持更多的波長信道，從而提高信道總?cè)荨?br>[0033] 4)精確的波長調(diào)諧：采用本發(fā)明所提出激光器的調(diào)諧比采用陣列波導光柵的激 光調(diào)諧技術(shù)更準確。
[0034] W輸出功率高：本發(fā)明提出的激光器的輸出功率比ASE或LED高，從而減少了對 光信號放大的需求。
[0035] 除了上述優(yōu)點W外，基于本發(fā)明所提出的WDM-PON OLT的有益的技術(shù)效果還包 括：
[0036] 1)降低成本和功耗：化個WDM下行信道可W通過僅使用n個激光器產(chǎn)生。
[0037] 2)便于制造：激光器采用銅神氮嫁（GaInNAs)合金材料制備，通過精確控制其中 各元素的組分和其相應的環(huán)境來確保兩個波長的激射。
[0038] 3)便于網(wǎng)絡升級：該6