CN102216822B - 无源光分路器和无源光网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无源光分路器和无源光网络系统。其中，无源光分路器包括：至少两根分路单模波导、至少一根合路单模波导以及至少一根锥形波导，其中，锥形波导的一端分别与至少两根分路单模波导耦合，锥形波导的另一端与至少一根合路单模波导耦合；锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成。采用本发明提供的无源光分路器和无源光网络系统，采用光致折射率变化材料制作无源光分路器的锥形波导的芯层，当有光信号传输时，通过增大芯层中光场强弱不同的位置之间的折射率差对光传输进行限制，降低光信号的泄露损耗，提高上行传输效率。

Description

无源光分路器和无源光网络系统
技术领域
本发明实施例涉及光通信技术，尤其涉及一种无源光分路器(Passive Optical Splitter，简称POS)和无源光网络系统(Passive Optical Network，简称PON)。 
背景技术
随着用户对网络带宽需求的增长，传统的铜线宽带接入网面临着带宽瓶颈，而光纤接入网成为下一代宽带接入网的有力竞争者。在各种光纤接入网中，无源光网络(Passive Optical Network，简称PO N)系统最具竞争力。 
图1为现有的PON系统的结构示意图。如图1所示，现有的PON系统包括：一个位于中心局的光线路终端(Optical Line Terminal，简称OLT)，至少一个无源光分路器(Passive Optical Splitter，简称POS)以及位于用户端的至少一个光网络单元(Optical Network Unit，简称ONU)。其中，从OLT到ONU的方向为下行方向，POS在下行方向用于将来自OLT的下行信号功率分割为多个信号并分别发送到至少一个ONU；从ONU到OLT的方向为上行方向，POS在上行方向采用时分复用方式令来自至少一个ONU的至少一个上行信号依次通过并发送到OLT。 
现有的POS包括：光纤熔融拉锥(Fused Biconical Taper，简称FBT)型和平面光波导(Planar Lig htwave Circuit，简称PLC)型。以1∶2的POS为例，在下行方向，POS将光功率一分为二，每一支路上的损耗为50％，即3dB。在上行方向，其中一分支输入的光将有50％泄露掉，只有50％能通过，也即3dB损耗。以1∶32的商用化PLC型POS为例，上行 方向和下行方向的损耗实测均为17dB左右，进而导致96％的光被泄露掉了，这样对于ONU而言就需要较大的功率才能穿透POS进行信号传输。因此，在上行方向，现有的POS在传输过程中大量光被泄露，进而导致严重的光损耗的问题，使得上行传输效率很低。 
发明内容
本发明实施例提供一种POS，以及一种PON，用以解决现有技术中无源光分路器在上行方向存在的光泄露进而导致光损耗的问题，以降低上行传输的光损耗，从而提高上行传输效率。 
本发明实施例提供一种POS，包括：至少两根分路单模波导、至少一根合路单模波导和一根锥形波导，其中，所述锥形波导的一端耦合到至少两根分路单模波导，所述锥形波导的另一端耦合到至少一根合路单模波导；所述锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成，所述光致折射率变化材料的非线性折射率系数高于二氧化硅的折射率系数。 
本发明实施例还提供一种PON，包括：一个光线路终端OLT、一个第一波分复用器WDM、一个第一无源光分路器POS、至少一个第二波分复用器WDM和至少一个光网络单元ONU； 
每个所述光网络单元ONU连接一个所述第二波分复用器WDM，将上行光信号传送给对应的所述第二波分复用器WDM； 
每个第二波分复用器WDM的一侧连接一个所述光网络单元ONU，另一侧连接所述第一无源光分路器POS，将来自对应的光网络单元ONU的上行光信号传送给所述第一无源光分路器POS； 
所述第一无源光分路器POS包括至少两根分路单模波导、至少一根合路单模波导以及一根锥形波导，其中，所述锥形波导的一端耦合到至少两根分路单模波导，所述锥形波导的另一端耦合到至少一根合路单模波导，所述锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成；所述光致折射率变化材料的非线性折射率系数高于二氧化硅的折射率系数；每根分路单模波导连接一个第二波分复用器WDM，接收来自所述第二波分复用器WDM的上行光信号，所 述合路波导连接所述第一波分复用器WDM，将来自所述第二波分复用器WDM的上行光信号传送给所述第一波分复用器WDM； 
所述第一波分复用器WDM的一侧连接所述第一无源光分路器POS，另一侧连接所述OLT，将来自所述第一无源光分路器POS的上行光信号传送给所述OLT。 
由上述技术方案可知，本发明实施例采用光致折射率变化材料制作POS的锥形波导的芯层，当有光信号传输时，该光信号导致该芯层的折射率按光场分布变化，光场强的地方折射率变化大，光场弱的地方折射率变化小，因此能够对传输光进行限制，降低上行传输的光信号的泄露损耗，提高上行传输效率。 
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 
图1为现有的PON系统的结构示意图； 
图2A为本发明实施例一的POS的结构示意图的俯视图； 
图2B为本发明实施例一的POS的结构示意图的左视图； 
图2C为本发明实施例一的POS的结构示意图的实例； 
图3为本发明实施例一的POS的输出效率与芯层折射率变化的关系示意图； 
图4为本发明实施例二的PON系统的结构示意图； 
图5为本发明实施例三的PON系统的结构示意图。 
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 
图2A为本发明实施例一的POS的结构示意图的俯视图。图2B为本发明实施例一的POS的结构示意图的左视图。以图2A为例，图2A所示，该POS可以为一种低损无源光分路器(Loss-low Passive Optical Splitter，简称LPOS)，该POS的结构包括：至少两根分路单模波导31、至少一根合路单模波导32以及至少一个锥形波导30。其中，该锥形波导30一端耦合到上述至少两根分路单模波导31，另一端耦合到上述至少一根合路单模波导32，以及该POS置于硅衬底33上。该锥形波导30的芯层由光致折射率变化材料制成。光致折射率变化材料是一种非线性材料，当光通过该材料时会导致该材料的折射率发生变化。所述光致折射率变化材料的非线性折射率系数高于二氧化硅的折射率系数，一般所述光致折射率变化材料的非线性折射率系数是二氧化硅的折射率系数的100000倍。优选地，该光致折射率变化材料可以采用三阶非线性材料，如AsxSy、Ge25Se75-x、TeO2等，但是并不局限于以上三种材料。该锥形波导30的长度可以根据实际需要设置，也可以根据选取的材料不同而不同，例如，可以设置该锥形波导的长度范围为1500纳米至2500纳米。该锥形波导30的宽度也跟选择的光致折射率变化材料的具体材料有关，一般的单模传输，可以根据该锥形波导30的芯层和该锥形波导30的包层(或下包层)的折射率之差来确定该锥形波导30的尺寸，具体的结构示意图的实例如图2C所示。 
在上述技术方案的基础上，除了锥形波导30可以采用光致折射率变化材料，分路单模波导31和合路单模波导32中任何一个也可以采用光致折射率变化材料。即可以有如下任一情况：上述分路单模波导31以及锥 形波导30的芯层由光致折射率变化材料制成；上述合路单模波导32以及锥形波导30的芯层由光致折射率变化材料制成；上述分路单模波导31、合路单模波导32、以及锥形波导30的芯层均由光致折射率变化材料制成。 
具体地，本发明实施例一的POS为Y分支型，包括如下部分：至少两根分路单模波导31、一根合路单模波导32以及一个锥形波导30。对于分路单模波导31、合路单模波导32以及锥形波导30的芯层，而在本发明实施例一的POS中，至少其锥形波导30的芯层采用光致折射率变化材料，分路单模波导31、合路单模波导32的芯层也可以采用光致折射率变化材料。光致折射率变化材料是一种非线性材料。优选地，该光致折射率变化材料可以采用三阶非线性材料，如AsxSy、Ge25Se75-x、TeO2等，但是并不局限于以上三种材料。 
在光网络系统中，本发明实施例一的POS可以替代现有的POS，既可以作为上行传输的POS使用，也可以作为下行传输的POS使用。 
以下简要说明本发明实施例一的POS的制造方法。根据现有的波导制作工艺，以该POS的具体实施方式为分路单模波导31、合路单模波导32以及锥形波导30的芯层均采用光致折射率变化材料为例予以说明。该POS的制造方法为：制造芯层为光致折射率变化材料的至少两根分路单模波导、一根合路单模波导以及一个一端耦合到所述至少两根分路单模波导、另一端耦合到所述一根合路单模波导的锥形波导。其中，光致折射率变化材料可以采用AsxSy、Ge25Se75-x或TeO2，可以采用上述材料制造该POS的分路波导、合路波导以及锥形波导的芯层，但并不局限于上述材料。具体地，该POS制造方法可以包括如下步骤。 
第1步：在硅片上制作二氧化硅层。 
在本步骤中，具体地，可以采用等离子增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD)的方法，或者火焰水解沉积(Flame Hydrolysis Deposition，简称FHD)的方法，在硅片上制作 一层二氧化硅层。 
第2步：采用超快脉冲激光沉积法(Ultra-fast Pulsed Laser Deposition，简称UFPLD)，在上述二氧化硅层的下包层沉积上述光致折射率变化材料的薄膜。 
在本步骤中，具体地，以光致折射率变化材料采用As2S3为例，采用UFPLD，在上述二氧化硅层的下包层沉积一层As2S3薄膜。 
第3步：在上述光致折射率变化材料的薄膜上旋涂光刻胶后，采用掩膜板进行曝光处理。 
在本步骤中，该掩膜板上预先制作有同POS波导结构相同的遮光铬膜，即：该遮光铬膜的结构与上述至少两根分路单模波导、一根合路单模波导以及一个锥形波导耦合后的结构相同。具体地，以BP212光刻胶为例。首先，在As2S3薄膜上旋涂一层光刻胶，然后，在光刻胶的表面压上掩膜板并用光刻机曝光，使光刻胶曝光。 
第4步：对曝光后的上述光刻胶进行显影处理。 
在本步骤中，具体地，仍以BP212光刻胶为例，将曝光后的光刻胶薄膜放入1∶50的NaOH显影液中显影。 
第5步：对显影后的上述光致折射率变化材料的薄膜进行刻蚀处理。 
在本步骤中，具体地，仍以光致折射率变化材料采用As2S3为例，使用电感耦合等离子体(Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer，简称ICP)刻蚀机，对显影后露出的As2S3薄膜进行刻蚀，刻蚀气体可以为CF4和O2的混合气体。 
第6步：在刻蚀后的上述光致折射率变化材料的薄膜上旋涂上包层。 
在本步骤中，具体地，仍以光致折射率变化材料采用As2S3为例，在刻蚀后的As2S3薄膜上，旋涂上作为包层的聚硅氧烷，完成POS波导的制作。 
进一步地，为了方便POS在光学系统中进行熔接，还可以在光学平台上，用置于V型槽中的光纤阵列分别对上述POS的分路单模波导和合 路单模波导耦合对准，然后用紫外胶粘住。 
采用上述方法，即可制成分路单模波导31、合路单模波导32以及锥形波导30的芯层均采用光致折射率变化材料的POS。 
在本发明实施例一的POS中，至少其锥形波导30的芯层采用光致折射率变化材料，分路单模波导31和合路单模波导32的芯层也可以采用光致折射率变化材料。根据光致折射率变化材料的材料特性，光从该材料内部通过会导致该材料的折射率随着光强而增大，光越强的位置的介质折射率变化越大，光越弱的位置的介质折射率变化越小，从而芯层中光场强弱不同的位置之间的折射率差变大，由于光场具有优先在折射率大的介质中传播的特性，因此在光场越强处，折射率越大，光场越集中在该位置传输，从而通过增大芯层中光场强弱不同的位置之间的折射率差限制光的传输，降低光场向锥形波导30外的辐射造成的损耗，从而导致上行传输的输出光强增强，减小了上行传输的光损耗，POS的输出效率增大。即，在有光信号触发的情况下，采用光致折射率变化材料制作芯层的该POS会进入低损耗状态。 
图3为本发明实施例一的POS的输出效率与芯层折射率变化的关系示意图。其中，芯层采用光致折射率变化材料，输出效率为POS作为上行传输的POS使用时的输出效率，即，以分路单模波导31作为输入端且以合路单模波导32作为输出端时获得的输出效率。如图3所示，横坐标表示光场强分布区芯层的折射率，纵坐标表示POS的输出效率。当POS中没有光通过时，芯层折射率不发生改变，此时芯层折射率为1.495，POS的输出效率为0.46，即46％。当POS中有光通过时，受到光场影响芯层折射率发生变化，变化后芯层的折射率为1.498，POS的输出效率达到0.82，即82％。本发明实施例一的POS的上行输出效率为82％，即损耗为18％，与现有的POS上行损耗50％相比，本发明实施例一的POS显著降低了光信号的泄露而导致的光损耗，提高了上行传输效率。 
在本发明实施例一中，采用光致折射率变化材料制作POS的锥形波导的芯层，当有光信号传输时，该光信号导致该芯层光场分布区的折射率变化，光强越强的地方折射率越大，从而通过增大芯层中光场强弱不同的位置之间的折射率差对光传输进行限制，降低光信号的泄露损耗，进而导致上行传输的输出光信号的光强增强，提高上行传输效率。并且，该POS是真正的无源器件，可以设置于PON网络中的任何位置，应用灵活方便。 
图4为本发明实施例二的PON系统的结构示意图。该PON系统中采用了本发明实施例一中记载的POS。如图4所示，该PON系统至少包括：一个OLT 51、一个第一WDM 52、一个第一POS 54、至少一个第二WDM 55和至少一个ONU 56。 
在上行方向，每个ONU 56连接一个第二WDM 55，每个ONU 56产生一个上行信号并传送给对应的第二WDM 55。每个第二WDM 55的一侧连接一个ONU 56，另一侧连接第一POS 54，将来自对应的ONU 56的上行光信号传送给第一POS 54。第一POS 54令来自至少一个第二WDM 55的至少一个上行光信号按时分复用依次通过，并传送给第一WDM 52。第一WDM52的一侧连接第一POS 54，另一侧连接OLT 51，将来自第一POS 54的上行光信号传送给OLT 51。 
该PO N系统中的第一POS 54采用本发明实施例一中记载的POS。具体地，该第一POS 54包括：至少两根分路单模波导、至少一根合路单模波导以及至少一根锥形波导，该锥形波导的一端分别耦合到上述至少两根分路单模波导，另一端耦合到上述至少一根合路单模波导。在第一POS54分别与第一WDM 52和第二WDM 55连接时，分路单模波导和合路单模波导与单模光纤阵列用紫外胶封装，每根分路单模光纤耦合到一个第二WDM 55，接收来自第二WDM 55的上行光信号，该合路光纤连接第一WDM 52，将来自第二WDM 55的上行光信号传送给第一WDM 52。 
上述第一POS 54中，至少该锥形波导的芯层由光致折射率变化材料 制成。或者，在锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成的基础上，上述分路单模波导和合路单模波导之一或者两者的芯层也由光致折射率变化材料制成。优选地，该光致折射率变化材料可以采用AsxSy、Ge25Se75-x、TeO2等三阶非线性材料，但是并不局限于以上三种材料。当PO N系统中有上行光信号传输时，该光信号导致该芯层光场分布区的折射率变化，光强越强的地方折射率差越大，从而对光传输进行限制，降低光信号的泄露损耗，进而导致上行传输的输出光信号的光强增强，提高上行传输效率。 
在上述技术方案的基础上，进一步地，该PON系统还可以包括：一个POS 53。该POS 53可以采用现有的任意形式的POS，用于下行传输。 
具体地，OLT 51将下行光信号传送给第一WDM 52。第一WDM 52的一侧连接OLT 51，另一侧连接POS 53和第一POS 54，用于对合路上行光信号与合路下行光信号进行波分复用。POS 53的一侧连接第一WDM 52，另一侧连接至少一个第二WDM 55。每个第二WDM 55的一侧连接POS 53和第一POS 54，另一侧连接一个ONU 56，用于对与之相连的ONU 56的分路上行光信号与分路下行光信号进行波分复用。 
在下行方向，OLT 51将下行光信号传送给第一WDM 52，第一WDM 52将来自OLT 51的下行光信号传送给POS 53。POS 53将来自第一WDM 52的下行光信号分路传送给至少一个第二WDM 55。具体地，POS 53对来自第一WDM 52的下行光信号进行分路，获得至少一个分路后的下行光信号，并将每一个分路后的下行光信号传送到一个第二WDM 55。每个第二WDM55将自身获得的来自POS 53的一个下行光信号传送给相连的ONU 56。 
在本发明的其它实施例中，也可以采用本发明实施例一中记载的LPOS代替上述POS 53。即，该PON系统中不仅包括：一个OLT 51、一个第一WDM 52、一个第一POS 54、至少一个第二WDM 55和至少一个ONU 56，还包括一个第二POS。该第二POS在PON系统中的连接关系与上述POS 53相同。具体地，第二POS包括至少两根分路单模波导、一根合路单模波导以 及至少一根锥形波导。其中，该锥形波导的一端耦合到至少两根分路单模波导，另一端耦合到至少一根合路单模波导，该锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成。上述合路波导连接第一WDM 52，接收来自第一WDM 52的下行光信号，每根分路单模波导连接一个第二WDM 55，将来自第一WDM 52的下行光信号传送给对应的第二WDM 55。 
上述第二POS中，至少该锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成。或者，在锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成的基础上，上述分路单模波导和合路单模波导之一或者两者的芯层也由光致折射率变化材料制成。优选地，该光致折射率变化材料可以采用AsxSy、Ge25Se75-x、TeO2等三阶非线性材料，但是并不局限于以上三种材料(具体对该光致折射率变化材料的长度和宽度以及折射率的范围的描述与实施例一一致，详细请参见上述实施例一的描述，这里就不再赘述)。 
在本发明实施例二中，PON系统上行传输的第一POS采用光致折射率变化材料制作其锥形波导的芯层。当有上行光信号传输时，该上行光信号自身触发第一POS进入低损耗状态，导致该芯层光场分布区的折射率变化，光强越强的地方折射率差越大，从而对光传输进行限制，导致上行传输的输出光信号的光强增强，因此，采用本发明实施例二的PON系统能够降低上行传输的光信号的泄露损耗，提高上行传输效率。 
图5为本发明实施例三的PON系统的结构示意图。因为在本发明实施例一的技术方案中，制作POS的锥形波导的芯层可以采用多种具体的光致折射率变化材料。在实际应用中，不同材料的特性各有不同，例如：有些光致折射率变化材料的响应时间较慢，有些光致折射率变化材料所需要的响应功率较大，针对上述这两种情况，可以采用本发明实施例三提出的PON系统。 
本发明实施例三的PON系统的结构中不仅包括本发明实施例二记载的PON系统，还包括至少一个激光器61，其中每一个ONU 56连接一个激光器61。如图6所示，该PON系统包括：一个OLT 51、一个第一WDM 52、 一个POS 53、一个第一POS 54、至少一个第二WDM 55、至少一个ONU 56和至少一个激光器61。 
其中，OLT 51、第一WDM 52、POS 53、第一POS 54、至少一个第二WDM 55、和至少一个ONU 56的结构以及连接关系与本发明实施例二记载的PON系统相同，在此不再赘述。该PON系统中的第一POS 54采用本发明实施例一中记载的POS。具体地，该第一POS 54包括：至少两根分路单模波导、至少一根合路单模波导以及至少一根锥形波导。至少该锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成，或者，锥形波导的芯层由光致折射率变化材料的基础上，上述分路单模波导和合路单模波导之一或者两者的芯层也由光致折射率变化材料制成。优选地，该光致折射率变化材料可以采用AsxSy、Ge25Se75-x、TeO2等三阶非线性材料，但是并不局限于以上三种材料。由于锥形波导的芯层采用光致折射率变化材料制成，因此当有光通过该材料时，该光信号导致该芯层光场分布区的折射率变化，光强越强的地方折射率差越大，从而对光传输进行限制，降低光信号的泄露损耗，进而导致上行传输的输出光信号的光强增强，提高上行传输效率。 
对于上述至少一个激光器61，其中，每一个激光器61连接一个ONU 56，用于在其连接的ONU 56发送上行光信号之前发送先导激光。该先导激光在ONU 56上传分路上行光信号之前发送，用于开启第一POS 54中的折射率变化。该先导激光可以由ONU 56控制嵌入到分路上行光信号的信号编码中。具体地，在待上传的上行光信号的信号头的位置发送该先导激光，由于第一POS 54的芯层采用了光致折射率变化材料，因此，先导激光进入第一POS54的锥形波导会导致该锥形波导的芯层的折射率发生变化，从而对光传输进行限制，导致该第一POS 54的上行传输的泄露损耗降低，从而使得当紧随先导激光之后的上行光信号到达第一POS 54时，该第一POS 54对该路上行光信号低损模式已经打开，因此该上行光信号可以低损耗地通过该第一POS 54。较佳地，由于大功率激光或窄脉冲激光更易于实现非线性效应，因 此，该激光器61可以采用大功率激光器61或窄脉冲激光器61。 
在本发明实施例三中，不仅该PON系统的上行传输的第一POS采用光致折射率变化材料制作其锥形波导的芯层，并且还为每一个ONU配置了一个激光器。在ONU发送上行光信号之前，该激光器先发送先导激光，该先导激光用于触发第一POS进入低损耗状态，使第一POS内的光致折射率变化材料发生折射率变化，使该第一POS的泄露损耗降低。当正式的上行光信号传输时，该上行光信号能够直接低损耗地通过该第一POS，因此进一步地降低了上行传输的光信号的泄露损耗，提高上行传输效率。 
需要说明的是：对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。 
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。 
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (13)

1.一种无源光分路器POS，其特征在于，包括：至少两根分路单模波导、至少一根合路单模波导和一根锥形波导，其中，所述锥形波导的一端耦合到至少两根分路单模波导，所述锥形波导的另一端耦合到至少一根合路单模波导；所述锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成，所述光致折射率变化材料的非线性折射率系数高于二氧化硅的折射率系数。
2.根据权利要求1所述的无源光分路器POS，其特征在于，所述光致折射率变化材料包括三阶非线性材料。
3.根据权利要求1或2所述的无源光分路器POS，其特征在于，所述光致折射率变化材料包括：AsxSy、Ge25Se75-x或TeO2。
4.根据权利要求1所述的无源光分路器POS，其特征在于，
所述分路单模波导的芯层由光致折射率变化材料制成。
5.根据权利要求1所述的无源光分路器POS，其特征在于，
所述合路单模波导的芯层由光致折射率变化材料制成。
6.一种无源光网络系统PON，其特征在于，包括：一个光线路终端OLT、一个第一波分复用器WDM、一个第一无源光分路器POS、至少一个第二波分复用器WDM和至少一个光网络单元ONU；
每个所述光网络单元ONU连接一个所述第二波分复用器WDM，将上行光信号传送给对应的所述第二波分复用器WDM；
每个第二波分复用器WDM的一侧连接一个所述光网络单元ONU，另一侧连接所述第一无源光分路器POS，将来自对应的光网络单元ONU的上行光信号传送给所述第一无源光分路器POS；
所述第一无源光分路器POS包括至少两根分路单模波导、至少一根合路单模波导以及一根锥形波导，其中，所述锥形波导的一端耦合到至少两根分路单模波导，所述锥形波导的另一端耦合到至少一根合路单模波导，所述锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成；所述光致折射率变化材料的非线性折射率系数高于二氧化硅的折射率系数；每根分路单模波导连接一个第二波分复用器WDM，接收来自所述第二波分复用器WDM的上行光信号，所述合路波导连接所述第一波分复用器WDM，将来自所述第二波分复用器WDM的上行光信号传送给所述第一波分复用器WDM；
所述第一波分复用器WDM的一侧连接所述第一无源光分路器POS，另一侧连接所述光线路终端OLT，将来自所述第一无源光分路器POS的上行光信号传送给所述光线路终端OLT。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：一个无源光分路器POS；
所述光线路终端OLT还将下行光信号传送给所述第一波分复用器WDM；
所述第一波分复用器WDM还连接所述无源光分路器POS，将来自所述光线路终端OLT的下行光信号传送给所述无源光分路器POS；
所述无源光分路器POS的一侧连接所述第一波分复用器WDM，另一侧连接所述至少一个第二波分复用器WDM，将来自所述第一波分复用器WDM的下行光信号分路传送给所述至少一个第二波分复用器WDM；
每个第二波分复用器WDM还连接所述无源光分路器POS，将来自所述无源光分路器POS的下行光信号传送给对应的所述光网络单元ONU。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：一个第二无源光分路器POS；
所述光线路终端OLT还将下行光信号传送给所述第一波分复用器WDM；
所述第一波分复用器WDM还连接所述第二无源光分路器POS，将来自所述光线路终端OLT的下行光信号传送给所述第二无源光分路器POS；
所述第二无源光分路器POS包括至少两根分路单模波导、至少一根合路单模波导以及一根锥形波导，其中，所述锥形波导的一端分别与至少两根分路单模波导耦合，所述锥形波导的另一端与至少一根合路单模波导耦合，所述锥形波导的芯层由光致折射率变化材料制成，所述合路波导连接所述第一波分复用器WDM，接收来自所述第一波分复用器WDM的下行光信号，每根分路单模波导连接一个所述第二波分复用器WDM，将来自所述第一波分复用器WDM的下行光信号传送给对应的所述第二波分复用器WDM；
每个第二波分复用器WDM还连接所述无源光分路器POS，将来自所述第二无源光分路器POS的下行光信号传送给对应的所述光网络单元ONU。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的系统，其特征在于，所述光致折射率变化材料包括三阶非线性材料。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述光致折射率变化材料包括：ASxSy、Ge25Se75-x或TeO2。
11.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述分路单模波导的芯层由光致折射率变化材料制成。
12.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述合路单模波导的芯层由光致折射率变化材料制成。
13.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
至少一个激光器；所述激光器与所述光网络单元ONU相连接，用于在所述光网络单元ONU发送上行光信号之前发送先导激光。
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