CN101621350A - 一种波分复用无源光网络 - Google Patents

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张敏明
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Abstract

本发明涉及一种反射式ONU结构的波分复用无源光网络，其特征在于，所述光线路终端包括泵浦光源发生器，所述馈纤与用户端波分复用器之间安装光环形器、掺杂特种光纤，所述泵浦光源发生器发出泵浦光注入所述掺杂特种光纤，所述掺杂特种光纤根据注入泵浦光的波长和功率，产生一定波长和功率的自发辐射光，该自发辐射光通过光环形器直接传输到所述用户端波分复用器。该技术方案避免了种子光源在馈纤上的后向瑞利散射对OLT接收端信噪比的影响，降低了种子光的系统损耗，改善了系统功率预算，大幅降低了对ONU反射式光调制器件的增益要求，有利于降低ONU的成本。

Description

一种波分复用无源光网络
技术领域
本发明涉及波分复用无源光网络技术领域，具体涉及一种反射式ONU结构的波分复用无源光网络。
背景技术
波分复用无源光网络(WDM-PON)技术被普遍认为是通向下一代无源光网络PON的技术。WDM-PON技术的关键是避免在每个光网络用户终端(ONU)使用昂贵的波长选择光学器件。如果使用可供长距离密集波分复用(DWDM)传输使用的固定类型激光器，成本会十分昂贵。此外，在每个用户终端设置一个固定的单一波长激光器是不切实际的，因为对网络运营商来说激光器清单的管理和维护相当复杂，从而增加了成本。为了实现ONU的“无色”化，用户端可以使用可调谐激光器，也可以使用基于反射式结构的WDM-PON网络。从长远来看，可调谐激光器方案可能为波分复用无源光网络提供最高性能，因为它可能提供最大数目波长信道，但是目前可调谐激光器成本仍然太高。此外，可调谐激光器方案可能需要额外的网络控制和管理单元用以设置和稳定波长。
反射式ONU结构为无色ONU提供了一种性价比更高的解决方案，光线路终端(OLT)以集中的方式向ONU提供未调制的直流种子光，ONU只需要一个反射式光调制器，加载信号调制种子光，并上行发射至OLT完成上行通信。
上述反射式ONU结构要求OLT种子光源的光功率需要足够大，以补偿上、下行的双向线路损耗。常规的解决方案主要分为两类：1)OLT采用功率密度较低的宽谱光源，经光分配网络(ODN)的波分复用器件进行光谱分割后，分布给ONU提供不同波长的种子光。这要求ONU采用高增益的反射式半导体光放大器(RSOA)作为调制器件，其主要弊端在于高增益RSOA的成本过高，难以满足实际应用的要求；或者采用注入锁定的法布里-珀罗(FP)激光器作为调制器件，其主要弊端对注入种子光功率范围要求苛刻，并且传输距离和速率严重受限于模式波动引起的强度噪声。2)OLT直接采用高功率密度的分布反馈(DFB)半导体激光器为种子光源。这种方案有利于改善系统的功率预算，但是要求ONU端的光调制器件须偏振无关，这会带来成本的增加。另外，常规PON网络的采用单纤馈纤的ODN拓扑形式，OLT接收端会因为种子光的相干后向瑞利散射严重劣化信噪比，解决的方法是采用双纤结构，将下行种子光和上行调制光分纤传输，这将带来光纤资源的浪费以及维护成本的上升，也非常不利于系统向下一代长距离接入网络的演进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种波分复用无源光网络，它能够避免种子光源在馈纤上的后向瑞利散射对光线路单元接收端信噪比的影响，降低种子光的系统损耗，改善系统功率预算，降低ONU的成本。
为解决上述技术问题，本发明提出一种远程泵浦的宽谱光源作为种子光的新型波分复用无源光网络，包括光线路终端、馈纤、用户端波分复用器、反射式光调制器；其特征在于，所述光线路终端包括泵浦光源发生器，所述馈纤与用户端波分复用器之间安装光环形器、掺杂特种光纤，所述泵浦光源发生器发出泵浦光注入所述掺杂特种光纤，所述掺杂特种光纤根据注入泵浦光的波长和功率，产生一定波长和功率的自发辐射光，该自发辐射光通过光环形器直接传输到所述用户端波分复用器；所述光环形器用于将泵浦光源发生器发出的泵浦光注入掺杂特种光纤；将掺杂特种光纤产生的后向自发辐射光注入用户端波分复用器，以及将用户端波分复用器输出的上行信号光注入馈纤。
进一步改进的，所述掺杂特种光纤上安装光隔离器，用于隔离因器件焊点、接头引起的反射光进入到掺杂特种光纤，避免引起光的激射。
本发明采用将低功率密度的宽谱光源从OLT下移至ODN波长路由单元之前的技术方案，避免了种子光源在馈纤上的后向瑞利散射对OLT接收端信噪比的影响，也降低了种子光的系统损耗，改善了系统功率预算，大幅降低了对ONU反射式光调制器件(如RSOA)的增益要求，有利于降低ONU的成本。另外本设计提出的远程泵浦掺杂特种光纤产生宽谱光源的技术，保证了整个ODN的无源特性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为现有波分复用无源光网络系统结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，现有的波分复用无源光网络，包括由光接收机1、波长解复用单元2、种子光源发生器11、泵浦光和上行信号光波分复用器4组成的光线路单元OLT、光线路终端OLT产生种子光，种子光经馈纤传导后、经用户端波分复用器后进入用户端反射式光调制器。根据供光方案的不同，它光源发生器11可以是多波长激光器，也可以是多个不同波长的DFB半导体激光器组成的激光器模块，还可以是超辐射二极管或基于特种掺杂光纤的宽光谱光源。
如图1所示，在OLT端采用了一个泵浦激光器模块3作为泵浦源，如1480nm半导体激光器，但不限定于1480nm波长。泵浦光和上行信号光波分复用器4是一个三端口的无源器件，其通带光谱和反射带光谱分布覆盖了泵浦激光器模块3的波长和所有ONU所需的上行光波长，它将馈纤5上传的上行信号光通过其反射端口输出，同时将泵浦激光器模块3输出的激光从其透射端口输入，再注入馈纤5传输。光环形器6的通带光谱覆盖了泵浦激光器模块3的波长以及所有ONU所需的上行光波长，其作用包括：1)将泵浦激光器模块3发出的泵浦光注入掺杂特种光纤7；2)将掺杂特种光纤7产生的后向自发辐射光注入波分复用器9；以及3)将波分复用器9输出的上行信号光注入馈纤5。光隔离器8是为了避免各类反射光进入到掺杂特种光纤7后引起光的激射。反射式光调制器10是一个宽光谱的反射式光调制器，如反射式半导体光放大器RSOA，但不限定于RSOA，其光谱范围覆盖了ONU所需的上行波长，它具备电信号调制端口，ONU上传信号通过电调制端口调制注入的直流种子光，经过其反射端面反射后，携带上行信号信息的已调制光信号重新注入波分复用器9。泵浦源通过泵浦光和上行信号光波分复用器4、馈纤5注入到掺杂特种光纤7，如掺铒光纤，但不限定于掺铒光纤。掺杂特种光纤7根据注入泵浦源的波长和功率，产生宽谱自发辐射光，因此，图1中的泵浦激光器模块3、掺杂特种光纤7和光隔离器8产生的远程泵浦的宽谱光源，等效于现有网络的种子光源。只是这种新产生的种子光源不再经过馈纤5进行传输，而是直接经过光环形器6注入用户端的波分复用器9。由于提供种子光的宽谱光传输方向是从掺杂特种光纤7向光环形器6传输，因此其光功率峰值从传统的OLT发射端转移到了6和掺杂特种光纤7之间，其在光环形器6和反射式光调制器10之间传输产生的后向瑞利散射将被馈纤5损耗，在考虑到宽谱自发辐射光具有低功率密度的特性，因此后向瑞利散射对接收端信号的信噪比影响可忽略不计。从而解决了背景技术中所谓的“常规PON网络的单纤馈纤的ODN拓扑形式，OLT接收端会因为种子光的相干后向瑞利散射严重劣化信噪比”问题。
再由于提供种子光的宽谱光为经过馈纤5的传输，其功率裕度比常规方案获得大幅改善，以20公里馈纤长度，每公里0.5dB的衰减系数计算的话，功率裕度提高了10dB，因此对10的增益要求大幅降低。
本发明所需的宽谱种子光源采用了后向泵浦的泵浦配置方式，通过配置3的波长和光功率以及7的光纤类型和长度，可以提供覆盖所有ONU所需上行波长的宽谱自发辐射光。通过配置ONU反射式光调制器件10的增益或损耗，可以实现满足系统功率预算的调制上行光。
下面进一步描述本发明的系统工作流程：
外部控制系统开启泵浦激光模块3，ONU反射式光调制器件10也启动并处于工作状态；
足够光功率的泵浦光经泵浦光和上行信号光波分复用器4注入馈纤5，经过光环形器6注入掺杂特种光纤7；
7输出与泵浦光传输方向相反的反向连续光谱自发辐射光，经光环形器6后注入波分复用器9；
掺杂特种光纤7产生的自发辐射光被波分复用器9进行光谱分割，得到不同中心波长的带宽受限的种子光，并注入ONU反射式光调制器10；
ONU利用电光调制技术对注入的种子光进行光调制，调制后的光被反射后重新注入波分复用器9；
不同波长的ONU上行调制信号光经过波分复用器9复用后，再经过光环形器6后注入馈纤5传输到OLT，再经过泵浦光和上行信号光波分复用器4被波长解复用单元2解复用，由OLT光接收机1经光电转换获得上行信号数据。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种波分复用无源光网络，包括光线路终端、馈纤、用户端波分复用器、反射式光调制器；其特征在于，所述光线路终端包括泵浦光源发生器，所述馈纤与用户端波分复用器之间安装光环形器、掺杂特种光纤，所述泵浦光源发生器发出泵浦光注入所述掺杂特种光纤，所述掺杂特种光纤根据注入泵浦光的波长和功率，产生一定波长和功率的自发辐射光，该自发辐射光通过光环形器直接传输到所述用户端波分复用器；所述光环形器用于将泵浦光源发生器发出的泵浦光注入掺杂特种光纤；将掺杂特种光纤产生的后向自发辐射光注入用户端波分复用器，以及将用户端波分复用器输出的上行信号光注入馈纤。
2.根据权利要求1所述的波分复用无源光网络，其特征在于，所述掺杂特种光纤上安装光隔离器，用于隔离因器件焊点、接头引起的反射光进入到掺杂特种光纤，避免引起光的激射。
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