專利名稱：無源光網(wǎng)絡中互激勵多波長動態(tài)調度的光網(wǎng)絡單元裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種光通信技術領域的裝置，具體是一種無源光網(wǎng)絡中互激勵多 波長動態(tài)調度的光網(wǎng)絡單元裝置。
背景技術：
近年來，無源光網(wǎng)絡(passive optical network, PON)技術發(fā)展逐漸成熟，在美 國、韓國、日本等國廣泛鋪設，被公認為是解決光纖到戶FTTH(Fiber To The Home)網(wǎng)絡體 系結構的最佳寬帶接入方案，國內外眾多研究機構和通信企業(yè)都投入了力量進行研發(fā)。隨 著帶寬密集型業(yè)務，如視頻會議(videoconference)、高清電視(HDTV)、視頻點播(VoD)等， 或分布式計算應用在光接入網(wǎng)中的廣泛應用，用戶端光網(wǎng)絡單元裝置(Optical Network Unit, 0NU)要求上行平均接入帶寬至少達到吉比特每秒，而目前ONU用戶通?？色@得的平 均上行帶寬只有幾十兆每秒(ΕΡ0Ν :60Mbps, BPON :20Mbps，GPON :40Mbps)，無法滿足那些新 型業(yè)務的要求。因此，提供一種新型的低成本、高帶寬、無色的ONU結構，是在光接入網(wǎng)內實 現(xiàn)下一代帶寬密集型業(yè)務應用的必要條件。經(jīng)對現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，C. H. Yeh和C. W. Chow等人在Optics Express 2008上發(fā) 表了題為“Using four wavelength-multiplexed self-seeding Fabry-Perot lasers for IOGbpsupstream traffic in TDM-PON(基于四波長復用的自激勵FP-LD激光器實現(xiàn)時分復 用無源光網(wǎng)絡中IOGps的上行業(yè)務)”的文章，提出一種簡單的IOGpbs TDM-PON體系結構。 在ONU處使用四個相同的低成本的Fabry-Perot激光器(FP-LD)，采用自激勵方式同時產(chǎn)生 四種不同的上行波長(λ λ 4)，在每個自激勵載波上承載2. 5Gbps的上行數(shù)據(jù)，經(jīng)波分 復用后產(chǎn)生IOGpbs上行數(shù)據(jù)流發(fā)送給光線路終端OLT (Optical Line Terminal) 0在驗證 實驗中，ONU端單波長通道的發(fā)射模塊由一個光纖反射鏡(fiber reflected mirror,FRM), 一個 1X2 光耦合器(coupler，CP)，一個偏振控制器(polarization controller，PC)，一個 波分復用器(wavelength demux/mux, WDM)和一個 Fabry-Perot 激光器(FP-LD)組成。FP 激光器的輸出端與偏振控制器PC的一端相連，偏振控制器PC的另一端與波分復用器WDM 的一端相連，波分復用器WDM的另一端與1 X 2光耦合器CP的合路端口相連，1 X 2光耦合器 CP其中一個分路端口與光纖反射鏡FRM相連，1 X 2光耦合器CP另一個分路端口作為該發(fā) 射模塊的輸出端口與一個光環(huán)形器(optical circulator, 0C)相連，2. 5Gbps的上行數(shù)據(jù) 通過偏置電路直接調制在FP激光器上，光環(huán)形器OC的另一個端口與ONU下行接收模塊Rx 相連。但是，該技術中由于ONU仍按照時分復用方式同時發(fā)送多載波上行數(shù)據(jù)，不論上行業(yè) 務負載大小，ONU在某一時隙獨占所有的波長資源，這種機制并沒有結合考慮各個ONU實際 的上行負載，沒有靈活有效地分配時間和波長兩種資源，從而導致突發(fā)模式收發(fā)器利用率 不高。經(jīng)檢索又發(fā)現(xiàn)，M.Attyballe 和 Y. J. Wen 等人在 Optics Express 2007 上發(fā)表 “Increasingupstream capacity in TDM-PON with multiple-wavelength transmission using Fabry-Perotlaser diodes (基于FP-LD激光器的多波長傳輸機制增加時分復用無源光網(wǎng)絡的上行容量)”。該技術中光線路終端OLT發(fā)射下行數(shù)據(jù)波長和多個未調制的 種子波長到0NU，在ONU中使用單個Fabry-Perot激光器作為上行波長通道的選擇器和突 發(fā)模式調制器，通過溫度調節(jié)，讓FP-LD激光模式鎖定在某一個種子激勵波長上，調制發(fā)送 2. 5Gbps的上行數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)ONU多波長動態(tài)接入機制。ONU端的發(fā)射模塊僅僅由受溫 度調節(jié)控制的FP-LD激光器構成，上行數(shù)據(jù)直接調制在FP激光器上。但是該技術需要從局 端OLT發(fā)送種子激勵波長，經(jīng)過遠端節(jié)點RN(Remote Node)處的功率分割發(fā)送至各個ONU， 種子激勵光源的功率預算較為緊張；而且為了實現(xiàn)FP LD的動態(tài)鎖模，ONU端點需要復雜的 溫度控制電路，結構復雜，成本較高。經(jīng)檢索還發(fā)現(xiàn)，T.Jayasinghe 禾Π C. J. Chae 等人在 Journal of Optical Networking 2007±L“Scalability of RSOA-based multi-wavelength Ethernet PON architecture with dualfeeder fiber (具有雙饋入線光纖基于反射式半導體放大器的多 波長以太網(wǎng)光網(wǎng)絡體系結構的可擴展性研究)”，提出一種容量平滑升級的多波長EPON結 構，在該結構中，OLT發(fā)送一組種子激勵光波FLS，經(jīng)遠端節(jié)點RN的功率分割，發(fā)送給各個 0NU,在ONU中使用利用濾波器濾出所需的種子激勵光波，并基于反射式光放大器RSOA調制 發(fā)送上行數(shù)據(jù)。ONU端的發(fā)射模塊由光濾波器filter和反射式光放大器RSOA構成，反射式 光放大器RSOA的輸出端與光濾波器filter的一個端口相連，光濾波器filter的另一個端 口作為該發(fā)射模塊的輸出端口與組波分復用CWDM的一個分路端口相連，上行數(shù)據(jù)直接調 制在反射式光放大器RSOA上。但是該技術需要從局端OLT發(fā)送種子激勵波長，經(jīng)過遠端節(jié) 點處的功率分割，發(fā)送至各個0NU，相比于ONU自激勵傳輸技術，結構復雜、成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種無源光網(wǎng)絡中互激勵多波 長動態(tài)調度的光網(wǎng)絡單元裝置。本發(fā)明通過使用兩個模式間隔相同的FP多縱模激光器，相 互激勵地產(chǎn)生上行光載波，并使用可調濾波器，動態(tài)選擇上行光載波的激勵波長，增加了上 行傳輸?shù)撵`活性，提高了上行波長資源利用率，結構簡單，成本低，有助于帶寬密集型業(yè)務 或分布式計算應用在無源光網(wǎng)絡中的實現(xiàn)。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明包括上行數(shù)據(jù)發(fā)射機、下行數(shù)據(jù)接收機和第三光環(huán)形器，其中第三光環(huán) 形器的輸出端與下行數(shù)據(jù)接收機相連傳輸下行數(shù)據(jù)光信號，第三光環(huán)形器的輸入端與上行 數(shù)據(jù)發(fā)射機相連傳輸上行數(shù)據(jù)光信號。所述的上行數(shù)據(jù)發(fā)射機產(chǎn)生上行數(shù)據(jù)光信號，包括兩個FP多縱模激光器、可調 帶通濾波器、兩個光環(huán)形器、光分路/耦合器和控制模塊，其中第一 FP多縱模激光器的輸 出端與可調帶通濾波器的輸入端相連傳輸多縱模光載波，控制模塊的控制輸出端口與可調 帶通濾波器相連傳輸控制通帶中心波長的控制信號，可調帶通濾波器的輸出端與第一光環(huán) 形器的輸入/輸出端相連傳輸單縱模光載波，第一光環(huán)形器的輸出端與第二光環(huán)形器的輸 入端相連傳輸單縱模光載波，第二光環(huán)形器的輸入/輸出端與第二 FP多縱模激光器的輸出 端相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，控制模塊的數(shù)據(jù)輸出端口與第二 FP多縱模激光器的 射頻端口相連傳輸上行數(shù)據(jù)電信號，第二光環(huán)形器的輸出端與光分路/耦合器的合路端口 相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，光分路/耦合器的一個分路端口與第一光環(huán)形器的輸入端相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，光分路/耦合器的另一個分路端口與第三光環(huán)形器的 輸入端相連傳輸自激勵的單縱模上行數(shù)據(jù)光信號。所述的兩個FP多縱模激光器的模式間隔相同。所述的光分路/耦合器是分光比為90 10的1X2光分路/耦合器。所述的下行數(shù)據(jù)接收機恢復下行數(shù)據(jù)。所述的第三光環(huán)行器傳輸上行數(shù)據(jù)光信號和下行數(shù)據(jù)光信號。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果具有相同上行多波長接入能力，大大 增加了 ONU的上行傳輸帶寬，靈活有效的共享所有上行波長資源，提高了上行波長資源利 用率，滿足了用戶上行接入能力急劇增加的發(fā)展需求，這種低成本、高效率、無色ONU的容 量升級方案，為下一代光接入網(wǎng)的發(fā)展提供一種技術儲備，有助于帶寬密集型業(yè)務或分布 式計算應用在無源光網(wǎng)絡中的實現(xiàn)。


圖1為實施例的結構組成示意圖；其中1-第一 FP多縱模激光器、2-可調帶通濾波器、3-第一光環(huán)行器、4-第二光 環(huán)行器、5-第二 FP多縱模激光器、6-光分路/耦合器、7-控制模塊、8-上行數(shù)據(jù)發(fā)射機、 9-第三光環(huán)行器和10-下行數(shù)據(jù)接收機。圖2為實施例結果圖；其中(a)是兩個FP多縱模激光器在無自激勵自由輸出的光譜圖；(b)是兩個FP 多縱模激光器在互激勵時輸出的功率光譜圖；(c)是兩個FP多縱模激光器在互激勵時產(chǎn)生 的光載波輸出功率和邊模抑制比。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖1所示，本實施例包括上行數(shù)據(jù)發(fā)射機8、下行數(shù)據(jù)接收機10和第三光環(huán)行 器9，其中第三光環(huán)行器9的輸出端與下行數(shù)據(jù)接收機10相連傳輸下行數(shù)據(jù)光信號，第三 光環(huán)行器9的輸入端與上行數(shù)據(jù)發(fā)射機8相連傳輸上行數(shù)據(jù)光信號。所述的上行數(shù)據(jù)發(fā)射機8產(chǎn)生上行數(shù)據(jù)光信號，包括第一 FP多縱模激光器1和 第二 FP多縱模激光器5、可調帶通濾波器2、第一光環(huán)形器3、第二光環(huán)形器4、分光比為 90 10的1X2光分路/耦合器6和控制模塊7，其中第一 FP多縱模激光器1的輸出端 與可調帶通濾波器2的輸入端相連傳輸多縱模光載波，控制模塊7的控制端口與可調帶通 濾波器2相連傳輸控制通帶中心波長的信號，可調帶通濾波器2的輸出端與第一光環(huán)形器 3的輸入/輸出端相連傳輸單縱模光載波，第一光環(huán)形器3的輸出端與第二光環(huán)形器4的 輸入端相連傳輸單縱模光載波，第二光環(huán)形器4的輸入/輸出端與第二 FP多縱模激光器5 的輸出端相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，控制模塊7的數(shù)據(jù)輸出端口與第二 FP多縱模激 光器5的射頻端口相連傳輸上行數(shù)據(jù)電信號，第二光環(huán)形器4的輸出端與分光比為90 10 的1X2光分路/耦合器6的合路端口相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，分光比為90 10
5的1X2光分路/耦合器6的10%分路端口與第一光環(huán)形器3的輸入端相連傳輸單縱模上 行數(shù)據(jù)光信號，分光比為90 10的1X2光分路/耦合器6的90%分路端口與第三光環(huán)行 器9的輸入端相連傳輸自激勵的單縱模上行數(shù)據(jù)光信號。所述的第一 FP多縱模激光器1與第二 FP多縱模激光器5的模式間隔相同，都為 1. 34nm，并同時偏置在28mA和25°C的室溫環(huán)境下。所述的控制模塊7發(fā)送上行數(shù)據(jù)和發(fā)送控制指令。所述的可調帶通濾波器2的3dB帶寬為0. 4nm,插入損耗為3. 5dB。所述的下行數(shù)據(jù)接收機10是光電檢測器，其恢復下行數(shù)據(jù)。所述的第三光環(huán)行器9的輸入/輸出端傳輸上行數(shù)據(jù)光信號和下行數(shù)據(jù)光信號。本實施例的工作過程是在上行數(shù)據(jù)發(fā)射機8中，第一 FP多縱模激光器1的輸出 端與可調帶通濾波器2的輸入端相連傳輸多縱模光載波，控制模塊7的控制端口與可調帶 通濾波器2相連傳輸控制信號，根據(jù)該控制信號，動態(tài)調節(jié)可調帶通濾波器2以濾出指定 的單縱模光載波(其中心波長為1550. Onm)，可調帶通濾波器2的輸出端與第一光環(huán)形器 3的輸入/輸出端相連傳輸單縱模光載波，第一光環(huán)形器3的輸出端與第二光環(huán)形器4的 輸入端相連傳輸單縱模光載波，第二光環(huán)形器4的輸入/輸出端與第二 FP多縱模激光器5 的輸出端相連，控制模塊7的數(shù)據(jù)輸出端口與第二 FP多縱模激光器5的射頻端口相連傳 輸1. 25Gbit/s上行數(shù)據(jù)電信號，直接將上行數(shù)據(jù)電信號調制在該受激的單縱模光載波上， 從而產(chǎn)生1.25Gbit/s上行數(shù)據(jù)光信號。第二光環(huán)形器4的輸出端與分光比為90 10的 1 χ 2光分路/耦合器6的合路端口相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，1 X 2光分路/耦合器 6的10%分路端口與第一光環(huán)形器3的輸入端相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，這樣，第一 光環(huán)形器3、第二光環(huán)形器4和1 X 2光分路/耦合器6構成一個光纖環(huán)，該單縱模上行數(shù)據(jù) 光信號經(jīng)過這個光纖環(huán)，原路返回到第一光環(huán)器3、可調帶通濾波器2和第一 FP多縱模激光 器1，由此在第一 FP多縱模激光器1和第二 FP多縱模激光器5之間形成互激勵，1 X 2光分 路/耦合器6的90 %分路端口與第三光環(huán)行器9的輸入端相連傳輸自激勵的單縱模上行數(shù) 據(jù)光信號。本實施例中兩個FP多縱模激光器在偏置電流為28mA、溫度為25°C室溫環(huán)境下，無 自激勵(Without self-seeding)自由輸出的光譜圖如圖2 (a)所示，由圖2 (a)中可見多縱 模的模式間隔為1.34nm;兩個FP多縱模激光器在互激勵情況下，在可調范圍為1544. 7nm 到1563. 4nm之間，輸出的功率光譜圖如圖2(b)所示；在可調波長范圍內互激勵產(chǎn)生的光載 波輸出功率Power和邊模抑制比(side-mode suppression ratio, SMSR)如圖2(c)所示。 本實施例分別在波長為1556. 67nm和1546. Onm上得到最大的輸出功率為-3. 42dBm和最小 的輸出功率為9. OdBm，邊模抑制比SMSR也在波長為1556. 67nm上得到最大值，該最大值為 71. 43dB。
權利要求
一種無源光網(wǎng)絡中互激勵多波長動態(tài)調度的光網(wǎng)絡單元裝置，包括上行數(shù)據(jù)發(fā)射機、下行數(shù)據(jù)接收機和第三光環(huán)形器，其特征在于，第三光環(huán)形器的輸出端與下行數(shù)據(jù)接收機相連傳輸下行數(shù)據(jù)光信號，第三光環(huán)形器的輸入端與上行數(shù)據(jù)發(fā)射機相連傳輸上行數(shù)據(jù)光信號；所述的上行數(shù)據(jù)發(fā)射機產(chǎn)生上行數(shù)據(jù)光信號，包括兩個FP多縱模激光器、可調帶通濾波器、兩個光環(huán)形器、光分路/耦合器和控制模塊，其中第一FP多縱模激光器的輸出端與可調帶通濾波器的輸入端相連傳輸多縱模光載波，控制模塊的控制輸出端口與可調帶通濾波器相連傳輸控制通帶中心波長的控制信號，可調帶通濾波器的輸出端與第一光環(huán)形器的輸入/輸出端相連傳輸單縱模光載波，第一光環(huán)形器的輸出端與第二光環(huán)形器的輸入端相連傳輸單縱模光載波，第二光環(huán)形器的輸入/輸出端與第二FP多縱模激光器的輸出端相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，控制模塊的數(shù)據(jù)輸出端口與第二FP多縱模激光器的射頻端口相連傳輸上行數(shù)據(jù)電信號，第二光環(huán)形器的輸出端與光分路/耦合器的合路端口相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，光分路/耦合器的一個分路端口與第一光環(huán)形器的輸入端相連傳輸單縱模上行數(shù)據(jù)光信號，光分路/耦合器的另一個分路端口與第三光環(huán)形器的輸入端相連傳輸自激勵的單縱模上行數(shù)據(jù)光信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的無源光網(wǎng)絡中互激勵多波長動態(tài)調度的光網(wǎng)絡單元裝置，其 特征是，所述的兩個FP多縱模激光器的模式間隔相同。
3.根據(jù)權利要求1所述的無源光網(wǎng)絡中互激勵多波長動態(tài)調度的光網(wǎng)絡單元裝置，其 特征是，所述的光分路/耦合器是分光比為90 10的1X2光分路/耦合器。
4.根據(jù)權利要求1所述的無源光網(wǎng)絡中互激勵多波長動態(tài)調度的光網(wǎng)絡單元裝置，其 特征是，所述的下行數(shù)據(jù)接收機是光電檢測器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光通信技術領域的無源光網(wǎng)絡中互激勵多波長動態(tài)調度的光網(wǎng)絡單元裝置，包括上行數(shù)據(jù)發(fā)射機、下行數(shù)據(jù)接收機和光環(huán)形器，其中光環(huán)形器的輸出端與下行數(shù)據(jù)接收機相連傳輸下行數(shù)據(jù)光信號，光環(huán)形器的輸入端與上行數(shù)據(jù)發(fā)射機相連傳輸上行數(shù)據(jù)光信號，所述的上行數(shù)據(jù)發(fā)射機包括兩個模式間隔相同的FP多縱模激光器、可調帶通濾波器、兩個光環(huán)形器、光分路/耦合器和控制模塊。本發(fā)明基于兩個FP多縱模激光器的互激勵工作方式，動態(tài)產(chǎn)生多波長可調的上行光載波，靈活有效的共享所有上行波長資源，提高了上行波長資源利用率；同時結構簡單，成本低廉，滿足了用戶上行接入能力急劇增加的發(fā)展需求。
文檔編號H04Q11/00GK101895795SQ20101016594
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權日2010年5月7日
發(fā)明者朱敏, 畢美華, 肖石林, 郭薇, 陳荷 申請人:上海交通大學;上海郵迅通信發(fā)展有限公司