CN101304616A - 使用自注入锁定的wdm-pon系统及其光线路终端、数据发送方法 - Google Patents

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CN101304616A CNA2008100970144A CN200810097014A CN101304616A CN 101304616 A CN101304616 A CN 101304616A CN A2008100970144 A CNA2008100970144 A CN A2008100970144A CN 200810097014 A CN200810097014 A CN 200810097014A CN 101304616 A CN101304616 A CN 101304616A
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Abstract

本发明公开了一种利用自注入锁定的波分复用无源光网络(WDM－PON)系统、及其光线路终端、以及数据发送方法。根据本发明的一个方面的波分复用无源光网络(WDM－PON)系统包括光线路终端。光线路终端包括：反射器，其安装在多路复用器的输入侧并反射具有预定波长的光信号；以及光源，其产生多模光信号以通过反射器将所产生的多模光信号发送到多路复用器、接收由反射器反射的反射光、以及以接收到的反射光的波长进行振荡。根据本发明的一个方面，不必单独控制用于下游信号的光源的温度，以及利用通过多路复用器的温度控制来集中控制下游信道光信号的波长来进行稳定的通信。

Description

使用自注入锁定的WDM-PON系统及其光线路终端、数据发送方法
技术领域
本发明涉及波分复用无源光网络(WDM-PON)系统及其光线路终端、以及数据发送方法。更具体地，本发明涉及使用诸如布拉格光栅的反射器和利用反射光进行自注入锁定的光源的高速大容量WDM-PON系统，其中，反射器反射具有特定波长的信号。
背景技术
波分复用(WDM)系统表示使用具有不同波长的激光来发送不同的信号、并在单个光纤中复用多个光载波信号的通信系统。该系统增加了通信数据的能力并使得能够通过一条光纤线路进行双向通信。
波分复用无源光网络(WDM-PON)表示一种网络，该网络根据光网络单元(ONU)区分用于发送上游数据的多个光信号的波长以及根据光线路终端区分用于发送下游数据的多个光信号的波长、以及对多个光网络单元进行分组并提供接入。WDM-PON系统使用光信号分发器(多路分配器)将多波长的耦合光信号分发至每条物理链路，并使用WDM多路复用器来复用多个上游/下游信道。
根据相关技术的WDM-PON系统包括：光发送终端、多路复用器(MUX)、光纤、多路分配器(DEMUX)、以及光接收终端。光发送终端包括分别使多个信道(例如，16个信道)的信号振荡的多个光发送器。多路复用器复用光发送终端的每个信道信号，光纤发送光信号，以及多路分配器将多路复用的信号分离成用于各个信道的信号。光接收终端包括分别检测多个信道信号的多个光接收器。在WDM-PON系统中，在光线路终端(OLT)中的光发送终端处，用于多信道光网络单元的下游信道信号以位于远处位置的光网络单元(ONU)的通道波长(passage wavelength)进行振荡，且振荡信号由多路复用器进行多路复用。
在通用无源光网络中，通过一根光纤使光线路终端和远程节点相互连接，以及通过独立的光纤使该远程节点与光网络单元相互连接。此时，应该在光线路终端和远程节点中安装多路复用器和多路分配器以组合多个波长以及对多波长进行分离。作为用于组合多个波长或分离多波长的多路复用器/多路分配器，主要使用阵列波导光栅(AWG)。
然而，由于远程节点和光网络单元都不具有将远程节点和光网络单元维持在相同温度的设备，因此，就会在远程节点和光网络单元之间产生温度差。被用作多路复用器/多路分配器的阵列波导光栅响应于温度的改变而有差别地分离出波长。当多路复用器/多路分配器由硅石材料形成时，根据温度变化的波长的变化率大约为0.01nm/℃。
在WDM-PON系统中，当远程节点的温度随时间而变化时，阵列波导光栅的波长分离也发生变化。因此，用于数据发送的光源的波长与位于远程节点处的阵列波导光栅的波长不匹配。因此会发生输出损失以及在相邻的信道之间出现噪声，从而降低信号发送性能。具体地，诸如Fabry-Perot激光器的自注入锁定光源是用于波长分离的低价光源，并且具有由于温度变化而导致的大的波长变化。因此，需要安装允许光线路终端(OLT)通过遥控来检测远程节点(RN)中的温度变化的单独的设备。
韩国专利公开第2001-19017号披露了一种波长追踪方法，该方法包括：提取一部分多路复用的上游信号来产生基准电压；提取从多路分配器输出的一部分多路分解的上游信道信号来产生监控电压；以及根据基准电压和监控电压之间的差来升高或降低多路分配器的温度。根据公韩国专利公开第2001-19017号所披露的技术，由于不可能对所有的光网络单元执行温度监控，因此需要安装根据每个光网络单元分别控制温度的单独的设备。因此，在实现系统时该技术复杂且低效。
发明内容
在考虑了根据相关技术的需要为每个光网络单元分别控制光源温度的问题的情况下完成了本发明。本发明的一个目的在于提供一种使用自注入锁定的波分复用无源光网络系统，该系统包括：反射器，安装在多路复用器的输入侧并反射具有指定波长的光信号；以及光线路终端，具有以由处于自注入锁定状态的反射器所反射的光的波长振荡的新结构。
根据本发明的一个方面，波分复用无源光网络(WDM-PON)系统包括：光线路终端，该光线路终端包括多路复用器、反射器、和光源，多路复用器复用光信号并向下发送光信号，反射器位于多路复用器的输入侧并反射具有预定波长的光信号，光源产生多模光信号以通过反射器将该多模光信号发送至多路复用器，以及接收由反射器反射的光信号，并以接收到的光信号的波长振荡；以及远程节点，包括对多路复用的光信号进行多路分解并产生单模光信号的多路分配器。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用在波分复用无源光网络(WDM-PON)系统中的光线路终端。光线路终端包括：多路复用器，对光信号进行多路复用并向下发送该光信号；反射器，位于多路复用器的输入侧并反射具有预定波长的光信号；以及光源，产生多模光信号以通过反射器将该多模光信号发送至多路复用器，接收由反射器反射的光信号，并以接收到的光信号的波长振荡。
根据本发明的又一个方面，提供了一种在波分复用通信网络上发送下游数据的方法。该方法包括：在以输入光信号的波长振荡的光源中产生多模光信号；将所产生的光信号发送至多路复用器，该多路复用器包括反射具有特定波长的光信号的反射器；允许将由反射器反射的光输入至该光源；以及允许该光源以输入的反射光的波长振荡并发送下游数据。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的使用自注入锁定的WDM-PON系统的框图；
图2是示出根据本发明另一个实施例的使用自注入锁定的WDM-PON系统的框图；
图3是示出根据本发明又一个实施例的使用自注入锁定的双向对称的WDM-PON系统的框图；以及
图4是示出根据本发明实施例的波分复用通信网络的下游数据发送方法的流程图。
具体实施方式
下文中，将参照附图来详细描述根据本发明实施例的使用自注入锁定的WDM-PON系统及其光线路终端、以及数据发送方法。
图1是示出根据本发明实施例的使用自注入锁定的WDM-PON系统10的框图。
根据该实施例的WDM-PON系统10包括光线路终端(OLT)100和远程节点(RN)200。光线路终端100包括光收发器110、多路复用器120、以及反射器130，远程节点200包括多路分配器210。光线路终端100和远程节点200通过光纤支线(feeder fiber)相互连接。具体地，根据该实施例的WDM-PON系统10具有安装在多路复用器的输入侧的反射器，这与相关技术中的结构不同。
光线路终端100向远程节点200中的多路分配器210提供下游信道光信号，并接收来自多路分配器210的上游信道光信号。作为用于光通信的光源的光收发器110产生多模光信号，并接收来自光网络单元的单模光信号。
根据光网络单元的数量N，光线路终端100包括N个光收发器110-1、110-2、...、以及110-N。该N个光收发器110-1、110-2、...、以及110-N分别包括N个RSOA 112-1、112-2、...、和112-N，以及N个ROSA 114-1、114-2、...、和114-N。
在该实施例中，将反射式半导体光放大器(RSOA)用作接收阈值电流或更大的电流或光并产生宽带光信号的光放大光源。RSOA 112接收由反射器130反射的反射光，以接收到的反射光的波长振荡，并产生下游信道光信号。
在该实施例中，已经通过RSOA 112振荡的宽带光信号被通过单模光纤输入至多路复用器120。在该实施例中，在多路复用器120的输入侧设置有反射具有特定波长的光信号的N个不同的反射器130-1、130-2、...、和130-N。在由RSOA 112产生然后被输入至多路复用器120的多个光信号中，在反射器130上反射具有特定波长的光信号然后将其输入至RSOA 112。RSOA 112进入RSOA 112以输入波长频带振荡的自注入锁定状态。处于自注入锁定状态的RSOA 112产生具有类似于单波长激光二极管频谱的频谱的光信号、调制所产生的光信号、并以单模形式将所调制的光信号发送至多路复用器120。
在该实施例中，将本身可以执行调制的RSOA用作光源，但是本发明不限于此。除了RSOA外，Fabry-Perot激光二极管(FP-LD)以及垂直腔面发射激光器(VCSEL)也可以用作光源。
同时，WDM滤波器116是基于波长区分光信号的滤波器。WDM滤波器116区分由RSOA 112发送的光信号和由ROSA(接收器光组件(subassembly))114所接收到的光信号并传递这些光信号。
多路复用器(MUX)120复用由RSOA 112产生的光信号并向下进行发送。例如，NX1阵列波导光栅(AWG)或波导光栅路由器(WGR)可以用作多路复用器。诸如阵列波导光栅的多路复用器还可以用作多路分配器，但是在该实施例中考虑到下游数据发送而将其称作多路复用器。
在该实施例中，多路复用器120在输入侧连接至或集成至反射具有特定波长的光信号的反射器130。优选地，反射器130是布拉格光栅(BG)。该布拉格光栅只使从RSOA 112输入的多模光信号中具有特定波长的光信号经历回射，并且已进行了回射的光信号被再次输入至光源。
具体地，优选地布拉格光栅的基底和多路复用器由相同的材料或具有相似的温度特性的材料制成。例如，布拉格光栅和多路复用器可以由硅石材料构成。如果布拉格光栅和多路复用器使用相同的材料构成，则可以同等保持布拉格光栅和多路复用器的温度变化。在这种情况下，如果布拉格光栅和多路复用器具有相似的温度特性，则这意味着在导热特性或特定热量方面，布拉格光栅和多路复用器之间的差别位于预定值之内。
远程节点200分别接收来自光线路终端100和光网络单元的光信号，并分别将这些光信号发送至与信号接收站相对的站。远程节点200包括对多路复用光信号进行多路分解的多路分配器210。
多路分配器(DEMUX)210对多路复用的光信号进行多路分解。多路分配器210的类型是不受限制的。多路分配器的实例包括1XN阵列波导光栅和波导光栅路由器(WGR)。具体地，在波导光栅中，热电冷却器(TEC)可以安装波导光栅路由器以引起路由器的温度变化。在这种情况中，TEC可以被设置为可以周期性改变用作波长分配器的波导光栅路由器的温度。在该实施例中可以将TEC用作多路分配器。
当多路分配器210的温度变化时，分配给每个信道的光信号的中心波长移动，这增加了光通信时的光发送误差以及光损失。因此，光线路终端110需要监控远程节点200的温度变化并响应于该温度变化来产生校正的光信号。在该实施例中，反射器130将信息发送至RSOA 112一侧，该信息表示多路复用器120中的温度变化以及由于该温度变化而造成的中心波长移动的结果。由于由反射器反射的光信号为其中心波长由于多路复用器120的温度变化已经移动了的光信号，RSOA 112由于反射器120的温度变化而振荡，并且因此，不需要在RSOA中进行单独的温度控制。即，根据该实施例，通过对光线路终端100的多路复用器120进行温度控制来集中控制每个下游信道的信道波长信息，并且还可能执行稳定的通信。该实施例的优点在于不需要单独控制激光光源的温度。
优选地，根据该实施例的WDM-PON系统进一步包括控制多路复用器120的温度的温度同步单元(未示出)。该温度同步单元保持远程节点200的温度，具体地，将多路复用器210的温度和多路复用器120的温度保持在相同的温度。温度同步单元接收用于多路分配器210的温度信息，并使用加热/冷却装置来控制多路复用器120的温度。如果多路复用器120和多路分配器210的温度通过温度同步单元而彼此同步，以及RSOA振荡的中心波长由位于多路复用器的输入侧的反射器来控制，则可能进一步改善进行光通信时的光发送误差和光损失。
图2是示出根据本发明另一个实施例的使用自注入锁定的WDM-PON系统1000的框图。
图2所示的WDM-PON系统1000包括光线路终端1100和远程节点1200。光线路终端1100包括光收发器1110、多路复用器1120、和反射器1130，以及远程节点1200包括多路分配器1210。
光线路终端1100将下游信道光信号提供给远程节点1200中的多路分配器1210，并接收来自多路分配器1210的在光网络单元侧产生的上游信道光信号。光线路终端1100根据光网络单元的数量N而包括N个光收发器1110-1、1110-2、...、1110-N。N个光收发器1110-1、1110-2、...、1110-N分别包括光电二极管1111-1、1111-2、...、和1111-N，以及Fabry-Perot激光二极管1112-1、1112-2、...、和1112-N，以及调制器1113-1、1113-2、...、和1113-N。
不同于图1所示的光收发器，图2所示的光收发器1110包括作为光源的Fabry-Perot激光二极管(FP-LD)。Fabry-Perot激光二极管1112接收由位于多路复用器1120的输入侧的布拉格光栅1130所反射的波长的光信号，并以输入波长进行振荡。通过反射光以特定波长振荡的光信号通过光功率分配器1114输入至调制器1113。光功率分配器1114分配通过输入该反射光进行自注入锁定的光功率。调制器1113在由Fabry-Perot激光二极管1112输入的单模光信号中将控制信号输入传送至调制器1113，并调制相应的信号。调制器1113通过单模光纤(SMF)将所调制的光信号发送至多路复用器。
光电二极管1111通过波长选择耦合器(WSC)1115接收上游信道光信号。波长选择耦合器1115基于波长来分离多个光信号。光耦合器1116对从Fabry-Perot激光二极管1112发送的光信号和从调制器1113发送的光信号进行耦合。为了改善输入光的效率，可以在波长选择耦合器1115和光功率分配器1114之间设置偏振控制器。
多路复用器1120接收由Fabry-Perot激光二极管1112和调制器1113产生的下游信道光信号，多路复用该下游信道光信号，并向下发送该下游信道光信号。多路复用器1120和反射器1130和图1所示的多路复用器120和反射器130相同，并因此将省略其描述。
远程节点1200接收从光线路终端1100和光网络单元发送的光信号，并将这些光信号发送至信号接收侧的相对侧。远程节点1200包括对多路复用光信号进行多路分解的多路分配器1210。图2所示的远程节点1200和多路分配器1210与图1所示的远程节点200和多路分配器210相同，并因此将省略其描述。
图3是示出根据本发明又一个实施例的使用自注入锁定的双向对称的WDM-PON系统2000的框图。
根据该实施例的双向对称的WDM-PON系统2000包括光线路终端2100、远程节点2200、及光网络单元2300。光线路终端2100包括第一光收发器2110、多路复用器2120、及第一反射器2130。远程节点2200包括多路分配器2210和第二反射器2220，以及光网络单元2300包括第二光收发器2310。
光线路终端2100产生下游信道光信号，并通过远程节点2200将所产生的下游信道光信号发送至光网络单元2300。在该实施例中，光线路终端2100包括光收发器2110、多路复用器2120、以及位于多路复用器的输入侧的反射器2130。光收发器2110根据光网络单元2114的数量N而包括N个反射式半导体光放大器(RSOA)2112和N个接收器光组件(ROSA)2114。在该实施例中，为了区分开光收发器2110和位于光网络单元2300侧的光收发器2310，将前者称作第一光收发器。图3所示的光线路终端2100和图1所示的光线路终端100相同，并因此将省略其描述以避免重复描述。
远程节点2200将由光线路终端2100产生的下游信道光信号发送至光网络单元2300，以及将由光网络单元2300产生的上游信道光信号发送至光线路终端2100。远程节点2200包括对多路复用光信号进行多路分解的多路分配器2210以及位于多路分配器2210的输出侧的反射器2220。
反射器2220反射由光网络单元2300产生的多模光信号中具有特定波长的光信号。布拉格光栅反射从光网络单元2300的RSOA2312输入的多模光信号中具有特定波长的光信号。在该实施例中，优选地用同一材料或具有类似温度特性的材料构成布拉格光栅和多路分配器。多路分配器和布拉格光栅的基底(base)可以由硅石材料构成，并且在这种情况下，布拉格光栅和多路分配器可以保持在相同的温度。
光网络单元2300将上游信道光信号提供至远程节点2200中的多路分配器2210，并接收来自多路分配器2210的下游信道光信号。光网络单元2300根据光网络单元的数量N而包括N个第二光收发器2310，每个第二光收发器2310均包括RSOA 2312、ROSA 2314、及WDM滤波器2316。光网络单元侧的RSOA 2312产生多模光信号以发送上游信道数据。通过反射器2220将多模光信号输入至多路分配器2210。此时，反射器2220反射输入光信号中具有特定波长的光信号。所反射的光被再次输入至RSOA 2312，RSOA基于输入的光信号的波长进行振荡。
ROSA 2314接收由光线路终端2100产生的下游信道光信号。WDM滤波器2316基于波长来区分多个光信号，从而将这些光信号区分为上游信道光信号和下游信道光信号。
图3所示的双向对称WDM-PON系统根据远程节点的温度变化来控制光线路终端的多路复用器的温度。由于对光网络单元的自注入锁定波长进行了控制，所以双向对称WDM-PON系统具有不依赖于远程节点的温度变化的无色光源的结构，并能够使光通信时的光发送误差和光损失最小化。根据该实施例的双向对称的WDM-PON系统具有垂直对称结构，并可以将光线路终端的光收发器和光网络单元作为相同的模块，因此对批量生产和系统成本降低是有效的。
图4是示出根据本发明实施例的波分复用通信网络的下游数据发送方法的流程图。根据该实施例的下游数据发送方法包括在WDM-PON系统10中按照时间顺序处理的多个步骤，并将在以下进行描述。
在步骤S3100中，RSOA 112产生多模光信号。RSOA 112是以输入光的波长振荡的自注入锁定光源，并且可以像使用RSOA一样来使用Fabry-Perot激光二极管作为光源。
在步骤S3200中，RSOA 112将所产生的光信号发送到包括反射具有特定波长的光信号的反射器的多路复用器侧。
在步骤S3300中，RSOA 112接收由反射器所反射的反射光。反射器130反射由RSOA 112所产生的多模光信号中具有特定波长的光信号。
在步骤S3400中，RSOA 112以输入的反射光的波长振荡并发送下游数据。RSOA 112是以由反射器所反射的光信号的波长进行自注入锁定然后将其输入至RSOA 112，并基于该波长进行振荡。尽管在图4中未示出，但是从以自注入锁定状态振荡的光源输入的光信号以及通过利用调制器(未示出)调制用于光调制的输入控制信号而得到的光信号被发送至多路复用器和远程节点。
根据本发明的实施例，WDM-PON系统包括安装在多路复用器的输入侧的用于反射具有特定波长的光信号的反射器，并引入了具有处于自注入锁定状态的以反射器所反射的反射光的波长振荡的新结构的光线路终端。因此，不必单独控制用于下游信号的光源的温度或波长，并利用通过多路复用器的温度控制来集中控制用于下游信道的下游信道光信号的波长来进行稳定通信。
尽管已经结合本发明的示例性实施例描述了本发明，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明进行各种改进和变化。因此，应当理解上述实施例不是限制性的，而是在所有方面都是示例性的。本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由上述的描述限定，因此，落入权利要求的界限和范围或者该界限和范围的等价物之内的所有变化和改进都旨在被权利要求所包含。

Claims (12)

1.一种波分复用无源光网络WDM-PON系统，包括：
光线路终端，其包括：多路复用器、反射器、以及光源，所述多路复用器对光信号进行多路复用并向下发送所述光信号，所述反射器位于所述多路复用器的输入侧并反射具有预定波长的光信号，所述光源产生多模光信号以通过所述反射器将所述多模光信号发送到所述多路复用器、接收由所述反射器反射的光信号、以及以接收到的所述光信号的波长振荡；以及
远程节点，其包括对多路复用的光信号进行多路分解并产生单模光信号的多路分配器。
2.根据权利要求1所述的WDM-PON系统，
其中，所述反射器是布拉格光栅，以及
所述布拉格光栅连接至所述多路复用器或者与所述多路复用器集成在一起。
3.根据权利要求1所述的WDM-PON系统，
其中，所述多路复用器和所述反射器由相同材料或其温度特性处于预定相似范围内的不同类型的材料构成。
4.根据权利要求1所述的WDM-PON系统，
其中，所述光源是Fabry-Perot激光二极管(FP-LD)、反射式半导体光放大器(RSOA)、或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
5.根据权利要求1所述的WDM-PON系统，进一步包括：
反射器，其安装在所述多路分配器的输出侧以反射具有预定波长的光信号，以及
光网络单元，其产生多模光信号、接收由所述反射器反射的所述光信号，以及以接收到的所述光信号的波长进行振荡。
6.根据权利要求1所述的WDM-PON系统，进一步包括：
温度同步单元，其监控所述多路分配器的温度并将所述多路分配器和所述多路复用器保持在相同的温度。
7.一种用在波分复用无源光网络(WDM-PON)系统中的光线路终端，所述光线路终端包括：
多路复用器，其对光信号进行多路复用并向下发送所述光信号；
反射器，其位于所述多路复用器的输入侧并反射具有预定波长的光信号；以及
光源，其产生多模光信号以通过所述反射器将所述多模光信号发送到所述多路复用器、接收由所述反射器反射的所述光信号、以及以接收到的所述光信号的波长进行振荡。
8.根据权利要求7所述的光线路终端，
其中，所述反射器是布拉格光栅，以及
所述布拉格光栅连接至所述多路复用器或与所述多路复用器集成在一起。
9.根据权利要求7所述的光线路终端，进一步包括：
温度同步单元，其监控多路分配器的温度并将所述多路分配器和所述多路复用器保持在相同的温度。
10.一种在波分复用通信网络上发送下游数据的方法，所述方法包括：
在以输入光信号的波长振荡的光源中产生多模光信号；
将产生的所述光信号发送到多路复用器，所述多路复用器包括反射具有预定波长的光信号的反射器；
使由所述反射器反射的反射光输入至所述光源；以及
使所述光源以输入的所述反射光的波长进行振荡并发送下游数据。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中，所述反射器是布拉格光栅，以及
所述布拉格光栅连接至所述多路复用器或与所述多路复用器集成在一起。
12.根据权利要求10所述的方法，
其中，所述光源是Fabry-Perot激光二极管(FP-LD)、反射式半导体光放大器(RSOA)、或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
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