在無源光網(wǎng)絡(luò)中在局端設(shè)備和光網(wǎng)絡(luò)單元之間通信的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備中用于與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元通信的方法，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述方法包括如下步驟：生成上行種子光，其中所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光；生成下行光，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段；將所述上行種子光和所述下行光耦合；將耦合得到的光信號經(jīng)由光纖發(fā)送到所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。本發(fā)明的方案通過減少光網(wǎng)絡(luò)單元中的可調(diào)激光器，能夠明顯地減少系統(tǒng)的成本，并且具有升級簡單，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】在無源光網(wǎng)絡(luò)中在局端設(shè)備和光網(wǎng)絡(luò)單元之間通信的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無源光網(wǎng)絡(luò)，更具體地，涉及在波分復(fù)用或混合時(shí)分波分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)中在局端設(shè)備和光網(wǎng)絡(luò)單元之間進(jìn)行通信的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network:Ρ0Ν)提出了非常有前景的寬帶光接入網(wǎng)解決方案。10Gbit/s類無源光網(wǎng)絡(luò)即IOG EPON和XG-PON已經(jīng)得到了標(biāo)準(zhǔn)化并現(xiàn)在在全世界范圍內(nèi)使用。但是因特網(wǎng)的業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和帶寬需求的持續(xù)增長需要定義能夠與現(xiàn)在的PON系統(tǒng)兼容但是帶寬比10G/s高很多的下一代PON(NGPON)接入系統(tǒng)?，F(xiàn)在全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)(Full Service Access Network:FSAN)聯(lián)盟希望選擇最合適的備選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和從現(xiàn)有的Gigabit類PON系統(tǒng)至NGP0N2的可能的平滑演進(jìn)場景。期望NGP0N2是節(jié)約成本的長期解決方案，能夠提供40Gb/s或IOOGbs的總下行比特率和10Gb/s的上行比特率。
[0003]在各種方案中，很多運(yùn)行商將混合時(shí)分波分復(fù)用系統(tǒng)視為NGP0N2的主要方案，但是主要系統(tǒng)配置尚未確定。圖1示出了已知一種用于混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。其中通過4對波長組成4個(gè)10G比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(lOGigabit-capable PON:XG-P0N)。由于每個(gè)XG-PON能夠提供10Gb/s的比特率，下行總?cè)萘磕軌蚍浅Ｈ菀椎剡_(dá)到40Gb/s。
[0004]在上面的混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)方案中，局端設(shè)備采用4個(gè)單獨(dú)的連續(xù)波長(Continuous Wave:Cff)激光器以提供4個(gè)下行波長。為了實(shí)現(xiàn)無色光網(wǎng)絡(luò)單元(OpticalNetwork Unit:0NU)，光網(wǎng)絡(luò)單元采用可調(diào)節(jié)的發(fā)送器(或可調(diào)節(jié)的激光器)和接收器?？烧{(diào)節(jié)的發(fā)送器必須能夠調(diào)節(jié)至4個(gè)上行波長中的任意一個(gè)，而接收器具有波長選擇性濾波器，其能夠調(diào)節(jié)至4個(gè)下行波長中的任意一個(gè)。因此，基于這種方案的具有N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)必須采用N個(gè)可調(diào)節(jié)的發(fā)送器和接收器，加上局端設(shè)備還具有4個(gè)CW激光器。
[0005]與可調(diào)節(jié)的濾波器相比，單縱模可調(diào)激光器相當(dāng)昂貴。此外，需要將復(fù)雜的溫度控制技術(shù)應(yīng)用至這些激光器以保持輸出激光波長的穩(wěn)定。當(dāng)混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的容量升級到100Gb/S或更高時(shí)，需要增加波長數(shù)目以及激光源的個(gè)數(shù)，并且激光源不可避免地面臨更進(jìn)一步的要求，即需要可調(diào)節(jié)的激光器運(yùn)行在寬的波長范圍內(nèi)。這些都將限制混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)以及的大范圍應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)上述對【背景技術(shù)】以及存在的技術(shù)問題的理解，如果能夠提供一種低成本的在局端設(shè)備和光網(wǎng)絡(luò)單元通信的方法，將是非常有益的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備中用于與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元通信的方法，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述方法包括如下步驟:生成上行種子光，其中所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光；生成下行光，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段；將所述上行種子光和所述下行光耦合；將耦合得到的光信號經(jīng)由光纖發(fā)送到所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的方案，無需為每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元配置可調(diào)節(jié)的單縱?？烧{(diào)激光器，從而大大減少了系統(tǒng)中所采用的單縱?？烧{(diào)激光器的個(gè)數(shù)，降低了系統(tǒng)的成本。并且單縱模可調(diào)激光器均位于局端設(shè)備側(cè)，使得系統(tǒng)的調(diào)試維護(hù)人員無需奔走于各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元之間，就能夠?qū)す馄鬟M(jìn)行調(diào)試和維護(hù)。
[0009]附加地，在生成下行光之前，依據(jù)本發(fā)明的方法還包括步驟:生成下行種子光，其中所述下行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于所述第二波段的多個(gè)波長的光；并且，生成下行光的步驟中，通過對所述下行種子光進(jìn)行分波，得到屬于所述第二波段的所述多個(gè)波長的光，隨后分別對所得到的所述多個(gè)波長的光進(jìn)行反射和調(diào)制，并且將經(jīng)過所述反射和調(diào)制得到的信號復(fù)用，從而得到所述下行光。
[0010]在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過如下步驟同時(shí)生成所述上行種子光和所述下行種子光:將第一連續(xù)波長激光器和第二連續(xù)波長激光器耦合至雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端，并將所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸出信號經(jīng)過放大器放大再反饋至所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端，以得到復(fù)用的分別屬于第一波段和第二波段的、帶寬合適的兩個(gè)光頻率梳；用梳狀濾波器對所述光頻率梳進(jìn)行濾波，以提取梳間波長間隔符合期望值的譜線；將所得到的譜線波分解復(fù)用，以分離所述兩個(gè)光頻率梳；對波分解復(fù)用得到的所述兩個(gè)光頻率梳分別進(jìn)行帶通濾波，以分別得到所述上行種子光和所述下行種子光。
[0011]依據(jù)上述方案，不采用多個(gè)昂貴的單縱模可調(diào)激光器，而是僅采用一個(gè)連續(xù)波激光器二極管，基于光頻率梳發(fā)生器來產(chǎn)生多個(gè)波長，以用作混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中堆疊的波長。由此能夠進(jìn)一步減少單縱模可調(diào)激光器的個(gè)數(shù)，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。
[0012]此外，通過拓寬在各波段產(chǎn)生的光頻率梳，依據(jù)本發(fā)明的方案能夠非常方便地將容量升級，例如升級至100Gb/S，并且減少了功率損耗。
[0013]通過將兩個(gè)單獨(dú)的連續(xù)波激光二極管耦合至光頻率梳發(fā)生器，能夠同時(shí)產(chǎn)生混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中的上行和下行波長。兩個(gè)連續(xù)波激光器能夠被靈活地調(diào)整至不同的波段，以適應(yīng)不同的波長計(jì)劃。上行光源被局端設(shè)備集中地分配給每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。
[0014]此外，通過將傳統(tǒng)的單級雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器置于循環(huán)回路中，光頻率梳發(fā)生器能夠產(chǎn)生具有更多邊帶的光譜平坦的頻率梳。隨后從所生成的頻率梳中濾出混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)所需要的波長。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)單元中用于與局端設(shè)備通信的方法，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述方法包括如下步驟:接收來自所述局端設(shè)備的光信號，其中所述光信號是由上行種子光和下行光耦合得到的，所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段；對所述光信號進(jìn)行波分解復(fù)用，得到分開的上行種子光和下行光；通過兩個(gè)可調(diào)的光濾波器分別對所述上行種子光和所述下行光進(jìn)行濾波，以獲得與所述光網(wǎng)絡(luò)單元對應(yīng)的確定波長的上行種子光和下行光；對所述確定波長的上行種子光進(jìn)行反射和調(diào)制，從而得到上行光；將所述上行光經(jīng)由光纖發(fā)送給所述局端設(shè)備。[0016]依據(jù)本發(fā)明的方案中，在每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元，能夠通過采用可調(diào)節(jié)的濾波器選擇由局端設(shè)備分配的合適的上行波長，由此實(shí)現(xiàn)無色光網(wǎng)絡(luò)單元。所選擇的光從外部注入反射性的調(diào)制器，以生成上行數(shù)據(jù)調(diào)制。從而在光網(wǎng)絡(luò)單元不再需要昂貴的可調(diào)激光器，從而節(jié)約了成本。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備中用于與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元通信的裝置，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述裝置包括:上行種子光發(fā)生器，其中所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光；下行光發(fā)生器，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段；耦合器，用于將所述上行種子光和所述下行光耦合；發(fā)送器，用于將耦合得到的光信號經(jīng)由光纖發(fā)送到所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)單元中用于與局端設(shè)備通信的裝置，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述裝置包括:波分解復(fù)用器，用于對所接收到的光信號進(jìn)行波分解復(fù)用，得到分開的上行種子光和下行光，所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段；兩個(gè)可調(diào)的光濾波器，分別用于對所述上行種子光和所述下行光進(jìn)行濾波，以獲得與所述光網(wǎng)絡(luò)單元對應(yīng)的確定波長的上行種子光和下行光；反射調(diào)制器，用于對所述確定波長的上行種子光進(jìn)行反射和調(diào)制，從而得到上行光，并將所述上行光經(jīng)由光纖發(fā)送給所述局端設(shè)備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯。
[0020]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中已提出的混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的示意圖；
[0021]圖2(a)示出了基于單級雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的頻率梳發(fā)生器的示意框圖；
[0022]圖2(b)示出了圖2(a)中的頻率梳發(fā)生器的仿真輸出頻率梳示意圖；
[0023]圖3(a)和圖3(b)分別示出了注入至圖2 (a)中的頻率梳發(fā)生器的連續(xù)波激光器光譜和由其輸出的光頻率梳的光譜；
[0024]圖4(a)示出了循環(huán)回路形式的基于雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器頻率梳發(fā)生器；
[0025]圖4(b)示出了圖4(a)中的頻率梳發(fā)生器的仿真輸出頻率梳示意圖；
[0026]圖5(a)示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式構(gòu)造的雙波段頻率梳發(fā)生器；
[0027]圖5(b)示出了依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式構(gòu)造的雙波段頻率梳發(fā)生器；
[0028]圖5(c)不出了圖5(a)或圖5(b)中的頻率梳發(fā)生器的仿真輸出頻率梳不意圖；
[0029]圖6(a)示出了基于圖5(a)和圖5(b)的雙波段頻率梳發(fā)生器的雙波段多波長發(fā)生器的不意圖；
[0030]圖6(b)示出了基于圖6(a)中的雙波段多波長發(fā)生器從光梳中提取的4條譜線示意圖；
[0031]圖6(c)示出了基于圖6(a)中的雙波段多波長發(fā)生器從光梳中提取的10條譜線示意圖；
[0032]圖7示出了依據(jù)本發(fā)明的混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)框圖。[0033]在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的裝置(模塊)或步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0034]在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
[0035]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中已提出的混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
[0036]前文已經(jīng)對圖1所描述的混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)以及其中存在的問題進(jìn)行了描述，在此不再重復(fù)。
[0037]盡管下面的實(shí)施例中，均結(jié)合混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)對本發(fā)明進(jìn)行描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，本發(fā)明的方案同樣適用于波分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)。
[0038]圖2 (a)示出了基于單級雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(Mach Zehnder modulator:MZM)的頻率梳發(fā)生器的示意框圖，其中僅有一個(gè)連續(xù)波激光源CW作為MZM的種子光源。MZM的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的LiNb03調(diào)制器基本相同，除了 MZM中兩個(gè)射頻正弦信號同時(shí)非對稱地驅(qū)動兩臂，即用于驅(qū)動兩臂的兩個(gè)射頻信號不完全相同。
[0039]在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了與ITU-T標(biāo)準(zhǔn)中波分復(fù)用頻率間隔50GHz或IOOGHz兼容，射頻信號的頻率能夠被選為12.5GHz或25GHz。下面的例子中，射頻信號的頻率采用12.5GHz。射頻信號能夠由合成器產(chǎn)生，并通過分路器分為兩個(gè)電信號(RF-a和RF-b)。這兩個(gè)電信號在經(jīng)由微波放大器放大后分別輸入至雙驅(qū)動MZM。能夠由射頻衰減器和可調(diào)移相器調(diào)節(jié)兩個(gè)射頻信號的相關(guān)幅度(Al和A2)和相位差。在每個(gè)臂中有獨(dú)立的偏置電極以控制直流偏置電壓。在經(jīng)過電光調(diào)制之后，每個(gè)臂產(chǎn)生在兩邊具有多個(gè)邊帶的光頻率梳，其相位和幅度由所采用的射頻驅(qū)動信號確定。兩個(gè)臂產(chǎn)生的兩個(gè)頻率梳隨后在MZM的輸出端口干涉，并且由偏置電壓差進(jìn)一步該干涉。所生成的頻率梳的頻率間隔等于射頻驅(qū)動信號的頻率，并且邊帶分量的個(gè)數(shù)與射頻信號的功率有關(guān)。因此，光頻率梳信號的帶寬由射頻信號的頻率和功率決定。
[0040]在該結(jié)構(gòu)中，有四個(gè)變量參數(shù)可以用于控制光頻率梳:施加至每個(gè)臂的射頻驅(qū)動電壓(Al和A2)以及兩個(gè)臂的偏置電壓(VI和V2)。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)這些參數(shù)，每個(gè)邊帶或邊模將經(jīng)歷導(dǎo)致不同的頻率梳特性的不同的幅度和相位。特別地，當(dāng)由幅度和偏置電壓差的一半引入的相移(λα和Δφ)滿足條件:ΔΑ±Δψ=π/2，能夠生成光譜平坦的光頻率梳。
[0041]圖2(b)示出了圖2(a)中的頻率梳發(fā)生器的仿真輸出頻率梳示意圖。其中示出了仿真的光譜，以驗(yàn)證由單個(gè)連續(xù)波激光器基于雙驅(qū)動MZM生成的光頻率梳。在本發(fā)明中，連續(xù)波光的線寬比調(diào)制頻率窄很多。假設(shè)調(diào)制器的半波電壓和開關(guān)電壓均為4V。根據(jù)平坦光譜條件，相應(yīng)的參數(shù)能夠被設(shè)置為Al = 16V，Α2 = 14V，Vl = 2V以及V2 = OV0兩個(gè)輸入射頻信號的相位差為O。如圖2(b)所示，成功地生成了光譜平坦的光頻率梳。光譜特性圍繞中心波長對稱，并且盡管靠近光譜邊緣存在一些幅度不均勻的梳線，但是中心的多數(shù)光譜分量是平坦的。新生成的譜線的幅度變化在IdB之內(nèi)。
[0042]圖3(a)和圖3(b)分別示出了注入至圖2 (a)中的頻率梳發(fā)生器的連續(xù)波激光器光譜和由其輸出的光頻率梳的光譜。其中示出了通過將連續(xù)波激光注入上述結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。兩個(gè)射頻信號能夠由兩個(gè)射頻放大器放大，并由一個(gè)臂中的射頻衰減器來調(diào)節(jié)兩個(gè)射頻信號之間的差。通過在一分支上插入一些延遲來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)射頻信號之間的相位差。通過直流電壓控制器調(diào)節(jié)兩個(gè)偏置電壓之間的差。通過使得射頻幅度差和直流偏置電壓滿足平坦梳條件，能夠生成光譜平坦的光頻率梳。輸入連續(xù)波光源的光譜如圖3(a)所示，由雙驅(qū)動MZM生成的多光譜光梳如圖3(b)所示。從圖中可以看出，在IOdB帶寬內(nèi)生成了 13條譜線，這驗(yàn)證了所提出的用于生成光梳的方案。中心的11條譜線的功率偏差低至3dB，可以用作混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中的多波長。
[0043]圖4(a)示出了循環(huán)回路形式的基于雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器頻率梳發(fā)生器。如圖4 (a)所示，基于雙驅(qū)動MZM光梳生成器，采用光循環(huán)反饋回路來進(jìn)一步擴(kuò)寬所生成的光梳的帶寬。通過在雙驅(qū)動MZM的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)耦合器來構(gòu)造光回路。在反饋回路中，能夠插入光放大器，以放大循環(huán)信號并補(bǔ)償損耗。
[0044]在循環(huán)回路中，首先將第一連續(xù)波激光器CW-1發(fā)出的光通過第一耦合器Cl注入MZM。并將MZM的生成的梳信號經(jīng)過第二耦合器C2分為兩部分，其中第一部分饋入反饋回路，第二部分是輸出信號。反饋回路中的光梳信號經(jīng)過光放大器放大以補(bǔ)償反饋回路的損耗。在放大后，梳信號被反饋至MZM的輸入側(cè)。因此通過循環(huán)和級聯(lián)效應(yīng)，大大地?cái)U(kuò)展了最終光梳的帶寬，這等效于增加了調(diào)制深度或射頻信號的驅(qū)動電壓。通過設(shè)置MZM的驅(qū)動信號以滿足梳平坦條件，反饋回路中的光梳能夠被平坦地展寬。
[0045]圖4(b)示出了圖4(a)中的頻率梳發(fā)生器的仿真輸出頻率梳示意圖。能夠看出，通過使用光反饋回路，成功地拓寬了 MZM產(chǎn)生的光梳信號。生成了超過120條梳線的平坦光梳信號。IOdB帶寬能夠達(dá)到高達(dá)1500GHz，并且平坦度在2dB以內(nèi)。當(dāng)回路中的光增益不夠補(bǔ)償所有損耗時(shí)，高階邊模功率降低并惡化。實(shí)際上，由于放大器光譜的非平坦性，拓寬的梳信號處于平坦區(qū)域的帶寬將下降，這時(shí)可以在放大器后采用光濾波器實(shí)現(xiàn)光譜幅度的均衡。
[0046]注意到，所提出的光梳發(fā)生器在波長上是獨(dú)立的，因此，通過將多個(gè)連續(xù)波光提供至上述結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生多個(gè)位于不同波段的光頻率梳。
[0047]圖5(a)、(b)示出了依據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施方式構(gòu)造的雙波段頻率梳發(fā)生器。具體地，為了生成混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中使用的上行和下行波長，在圖5(a)和圖5(b)所示的實(shí)施例中，使用兩個(gè)連續(xù)波激光器并將兩個(gè)波長注入帶有光反饋回路的MZM，以生成光譜平坦的雙波段光頻率梳。
[0048]根據(jù)混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的波長計(jì)劃，可以將兩個(gè)連續(xù)波激光器CW-1和CW-2的波長靈活地調(diào)節(jié)到不同的波段來分別產(chǎn)生頻率梳。兩個(gè)波段中的一個(gè)用于下行傳輸，另一個(gè)用于為無色光網(wǎng)絡(luò)單元提供外部種子光。特別地，如果下行和上行波長位于相同的波段，能夠采用相同的光放大器以同時(shí)放大兩個(gè)光梳，如圖5(a)所示。然而如果上行和下行波長彼此遠(yuǎn)離，則可以采用圖5(b)中所示的實(shí)施方式。
[0049]在圖5 (a)中，第一連續(xù)波長激光器CW-1和第二連續(xù)波長激光器CW_2通過第一耦合器Cl耦合至雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端。雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸出信號經(jīng)由第二耦合器C2分為第一部分和第二部分；第一部分饋入反饋回路，第二部分是輸出頻率梳。設(shè)置在雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的反饋回路中的第一放大器用于放大輸出信號的第一部分。隨后將經(jīng)過放大器放大的信號通過第三耦合器C3耦合至雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端。
[0050]在圖5(b)中，在反饋回路中設(shè)置波分解復(fù)用器，以將兩個(gè)波段的上行光和下行光解復(fù)用。在波分解復(fù)用器后設(shè)置兩個(gè)單獨(dú)的光放大器，以獨(dú)立地放大兩個(gè)光梳。經(jīng)過放大的兩個(gè)光梳通過第四耦合器C4耦合在一起。
[0051]圖5(c)示出了圖5(a)或圖5(b)中的頻率梳發(fā)生器的仿真輸出頻率梳示意圖。其中，所生成的兩個(gè)光頻率梳在不同的波長區(qū)域有相同的特性。在兩個(gè)梳之間的波長間隔與兩個(gè)注入的連續(xù)波激光器之間的波長間隔有關(guān)。在光放大器中能夠采用增益控制以避免兩個(gè)梳之間的光譜重疊。
[0052]在相鄰的譜線之間的頻率間隔等于驅(qū)動射頻信號頻率12.5GHz，采用3dB帶寬小于12.5GHz的光梳濾波器來從光梳中提取期望的譜線，并使提取的波長的頻率間隔與ITU-T標(biāo)準(zhǔn)兼容。光梳濾波器的自由光譜范圍(Free Spectral Range:FSR)可以是50GHz或100GHz。在依據(jù)本發(fā)明的下面的實(shí)施例中，采用50GHz波長間隔標(biāo)準(zhǔn)。在梳濾波后，每四個(gè)相鄰譜線中的一個(gè)被梳狀濾波器濾出。隨后采用波分解復(fù)用器將兩個(gè)光梳分開。在波分解復(fù)用器的每個(gè)輸出端口，采用帶通濾波器來選擇目標(biāo)波長。
[0053]圖6(b)和(C)分別示出了圖6(a)中的雙波段多波長發(fā)生器從光梳中提取的4條和10條譜線示意圖。能夠看出不期望的譜線被抑制并且成功地提取了期望的信號。能夠采用級聯(lián)的12.5/25GHZ和25/50GHz光奇偶交錯(cuò)濾波器執(zhí)行梳濾波。雙波段多波長發(fā)生器最終用作40Gb/s或100Gb/S混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的激光源。
[0054]圖7示出了依據(jù)本發(fā)明的混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)框圖。其中包括基于多波長發(fā)生器的局端設(shè)備，基于功率分光器的光配線網(wǎng)絡(luò)以及無色光網(wǎng)絡(luò)單元。
[0055]在局端設(shè)備中，雙波段多波長發(fā)生器用于產(chǎn)生下行種子光A1, A2......λΝ和上
行種子光λ λ ’2......λ ’Ν。下行種子光信號通過光環(huán)形器與陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed
Waveguide Grating:AWG)連接，以分開各波長。波長λ λ 2...λ ^皮注入反射性電調(diào)制器(Reflective Electrical Modulator:REM)陣列，以調(diào)制成下行數(shù)據(jù)。REM能夠以不同的方式實(shí)施，例如使用低成本的反射性半導(dǎo)體光放大器(Reflective Semiconductor OpticalAmplifier:RS0A)或集成的半導(dǎo)體光放大器和反射式電吸收調(diào)制器。通過在下行方向堆疊多個(gè)波長，能夠在混合時(shí)分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)40Gb/s或100Gb/S的總?cè)萘俊?br> [0056]相比之下，由第二連續(xù)波激光二極管CW-2產(chǎn)生的上行波長λ ’ i，λ ’ 2...λ ’ N未被調(diào)制，并被用作光網(wǎng)絡(luò)單元的種子光。經(jīng)調(diào)制的下行信號和未調(diào)制的上行信號通過光耦合器結(jié)合在一起，并被饋入光纖來傳輸。
[0057]盡管在圖7所示的實(shí)施例中，上行種子光和下行種子光均由依據(jù)本發(fā)明的雙波段多波長發(fā)生器生成，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在依據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上行種子光和下行種子光能夠通過其它方式產(chǎn)生。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，采用可調(diào)激光器產(chǎn)生上行種子光，并采用與現(xiàn)有技術(shù)中已知的或?qū)硌邪l(fā)出的其它方式生成經(jīng)調(diào)制的下行光。
[0058]在光配線網(wǎng)絡(luò)中，為了充分利用已有的光配線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的并降低成本，本實(shí)施例中采用基于功率分光器的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，從而不必在光傳輸線路采用額外的設(shè)備。
[0059]在光網(wǎng)絡(luò)單元中，首先采用波分解復(fù)用器將上行種子光和下行光信號分開至兩個(gè)端口。隨后在每條路徑上通過可調(diào)的光濾波器選擇期望的波長。例如，對于光網(wǎng)絡(luò)單元I濾出下行波長X1，并將其饋入至接收器以進(jìn)行檢測，而在另一條路徑中，類似地由另一個(gè)可調(diào)濾波器提取出相應(yīng)的上行種子光λ ’ i，并將其提供至低成本的反射性調(diào)制器(例如RSOA，S0A+REAM等)。反射性調(diào)制器能夠同時(shí)執(zhí)行上行數(shù)據(jù)調(diào)制和光信號放大，以補(bǔ)償傳輸損耗。反射性調(diào)制器不需要在飽和體制下工作，因?yàn)樯闲蟹N子光是未調(diào)制的光載波，它不同于傳統(tǒng)的波長再利用方案。由于在光網(wǎng)絡(luò)單元中使用可調(diào)的光濾波器代替了昂貴的可調(diào)激光器，因而大大降低了無色光網(wǎng)絡(luò)單元的成本。
[0060]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論如何來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明顯的，“包括”一詞不排除其他元素和步驟，并且措辭“一個(gè)”不排除復(fù)數(shù)。裝置權(quán)利要求中陳述的多個(gè)元件也可以由一個(gè)元件來實(shí)現(xiàn)。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【權(quán)利要求】
1.一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備中用于與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元通信的方法，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述方法包括如下步驟: a.生成上行種子光，其中所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光； b.生成下行光，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段； c.將所述上行種子光和所述下行光耦合； d.將耦合得到的光信號經(jīng)由光纖發(fā)送到所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟b之前還包括步驟: -生成下行種子光，其中所述下行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于所述第二波段的多個(gè)波長的光； 并且，所述在步驟b中，通過對所述下行種子光進(jìn)行分波，得到屬于所述第二波段的所述多個(gè)波長的光，隨后分別對所得到的所述多個(gè)波長的光進(jìn)行反射和調(diào)制，并且將經(jīng)過所述反射和調(diào)制得到的信號復(fù)用，從而得到所述下行光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟a中，通過如下步驟生成所述上行種子光: -將第一連續(xù)波長激光器耦合至雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端，并將所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸出信號經(jīng)過放大器放大再反饋至所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端，以得到屬于第一波段的、帶寬合適的光頻率梳； -用梳狀濾波器對所述光頻率梳進(jìn)行濾波，以提取梳間波長間隔符合期望值的譜線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過如下步驟同時(shí)生成所述上行種子光和所述下行種子光: I.將第一連續(xù)波長激光器和第二連續(xù)波長激光器耦合至雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端，并將所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸出信號經(jīng)過放大器放大再反饋至所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端，以得到復(fù)用的分別屬于第一波段和第二波段的、帶寬合適的兩個(gè)光頻率梳； II.用梳狀濾波器對所述光頻率梳進(jìn)行濾波，以提取梳間波長間隔符合期望值的譜線. II1.將所得到的譜線波分解復(fù)用，以分離所述兩個(gè)光頻率梳； IV.對波分解復(fù)用得到的所述兩個(gè)光頻率梳分別進(jìn)行帶通濾波，以分別得到所述上行種子光和所述下行種子光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟I中，將所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸出信號波分解復(fù)用，隨后將波分解復(fù)用得到的信號分別放大后耦合在一起反饋至所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端。
6.一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)單元中用于與局端設(shè)備通信的方法，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述方法包括如下步驟: A.接收來自所述局端設(shè)備的光信號，其中所述光信號是由上行種子光和下行光耦合得到的，所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段；B.對所述光信號進(jìn)行波分解復(fù)用，得到分開的上行種子光和下行光； C.通過兩個(gè)可調(diào)的光濾波器分別對所述上行種子光和所述下行光進(jìn)行濾波，以獲得與所述光網(wǎng)絡(luò)單元對應(yīng)的確定波長的上行種子光和下行光； D.對所述確定波長的上行種子光進(jìn)行反射和調(diào)制，從而得到上行光； E.將所述上行光經(jīng)由光纖發(fā)送給所述局端設(shè)備。
7.一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備中用于與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元通信的裝置，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述裝置包括: 上行種子光發(fā)生器，其中所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光； 下行光發(fā)生器，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段； 耦合器，用于將所述上行種子光和所述下行光耦合； 發(fā)送器，用于將耦合得到的光信號經(jīng)由光纖發(fā)送到所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在所述下行光發(fā)生器包括: 下行種子光發(fā)生器，其中所述下行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于所述第二波段的多個(gè)波長的光；` 陣列波導(dǎo)光柵，用于對所述下行種子光進(jìn)行分波，得到屬于所述第二波段的所述多個(gè)波長的光；` 多個(gè)反射調(diào)制器，用于分別對所得到的所述多個(gè)波長的光進(jìn)行反射和調(diào)制； 復(fù)用器，用于將經(jīng)過所述反射和調(diào)制得到的信號復(fù)用，從而得到所述下行光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述上行種子光發(fā)生器和所述下行種子光發(fā)生器被相互結(jié)合地構(gòu)造為雙波段種子光發(fā)生器，所述雙波段種子光發(fā)生器包括: 光梳發(fā)生器，用于生成雙波段的光頻率梳； 梳狀濾波器，用于對所述光頻率梳進(jìn)行濾波，以提取梳間波長間隔符合期望值的譜線.波分解復(fù)用器，用于將所得到的譜線波分解復(fù)用，以分離所述兩個(gè)光頻率梳； 兩個(gè)帶通濾波器，分別用于對波分解復(fù)用得到的所述兩個(gè)光頻率梳進(jìn)行帶通濾波，以分別得到所述上行種子光和所述下行種子光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述光梳發(fā)生器包括: 第一連續(xù)波長激光器和第二連續(xù)波長激光器； 雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器； 第一耦合器，用于將所述第一連續(xù)波長激光器和第二連續(xù)波長激光器耦合至所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端； 第二耦合器，用于將所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸出信號分為第一部分和第二部分； 第一放大器，設(shè)置在所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的反饋回路中，用于放大所述輸出信號的所述第一部分； 第三耦合器，用于將經(jīng)過放大器放大的所述輸出信號的第一部分耦合至所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，光梳發(fā)生器還包括: 波分解復(fù)用器，其設(shè)置在所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的反饋回路中，用于將所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸出信號的所述第一部分波分解復(fù)用； 第二放大器，與所述第一放大器一起，分別用于將波分解復(fù)用得到的兩個(gè)波段的信號分別放大； 第四耦合器，用于將經(jīng)過所述第一放大器和所述第二放大器放大的信號耦合在一起反饋至所述雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的輸入端。
12.一種在無源光網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)單元中用于與局端設(shè)備通信的裝置，其中所述無源光網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用方式或混合時(shí)分波分復(fù)用方式，所述裝置包括: 波分解復(fù)用器，用于對所接收到的光信號進(jìn)行波分解復(fù)用，得到分開的上行種子光和下行光，所述上行種子光包括未經(jīng)調(diào)制的、屬于第一波段的多個(gè)波長的光，所述下行光包括經(jīng)調(diào)制的、屬于第二波段的多個(gè)波長的光，其中所述第二波段不同于所述第一波段； 兩個(gè)可調(diào)的光濾波器，分別用于對所述上行種子光和所述下行光進(jìn)行濾波，以獲得與所述光網(wǎng)絡(luò)單元對應(yīng)的確定波長的上行種子光和下行光； 反射調(diào)制器，用于對所述確定波長的上行種子光進(jìn)行反射和調(diào)制，從而得到上行光，并將所述上行光經(jīng)由光纖發(fā)送給所`述局端設(shè)備。
【文檔編號】H04Q11/00GK103517161SQ201210203578
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】高震森, 昌慶江, 桂林, 牟宏謙, 肖司淼 申請人:上海貝爾股份有限公司