CN102388547B - 自注入光收发模块和波分复用无源光网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种自注入光收发模块和基于该光收发模块的WDM-PON系统，其中所述自注入光收发模块包括增益介质、光电转换器、至少一个阵列波导光栅AWG和部分反射镜，所述至少一个AWG包括两个公共端口和多个分支端口，所述两个公共端口其中一个作为信号发送端口，另一个作为信号接收端口，所述信号发送端口的带宽小于所述信号接收端口；所述增益介质和所述光电转换器连接至所述AWG的分支端口，所述AWG和所述部分反射镜用于将所述增益介质提供的光信号进行波长自注入锁定，并通过所述信号发送端口发送；且所述AWG还用于将所述信号接收端口接收到的光信号解复用到对应的分支端口。本发明实施例可以有效提升自注入光收发模块和WDM-PON系统的性能。

Description

自注入光收发模块和波分复用无源光网络系统
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，更具体地说，涉及一种自注入光收发模块和基于该收发器的波分复用无源光网络(Wavelength Division MultiplexingPassive Optical Network，WDM-PON)系统。
背景技术
随着大带宽光纤通讯技术的日益成熟，以及其应用成本的逐年下降，从而使得光纤接入网逐渐成为下一代宽带接入网的有力竞争者。在光纤接入网中，无源光网络(PON)的竞争力尤为强大。一般地，无源光网络系统的具体结构可以参考图1，其包括位于局端的OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)，用于分支/耦合或者复用/解复用的ODN(Optical DistributionNetwork，光分配网)以及多个位于用户端的ONU(Optical Network Unit，光网络单元)。根据PON实现的不同，PON可以分成不同的类型，其中，采用WDM技术的WDM-PON系统，由于其更大的带宽容量、类似点对点通信的信息安全性等优点而备受关注。但是相比于EPON、GPON等采用TDM(Time DivisionMultiplexing，TDM)技术光纤接入网，WDM-PON成本很高，其中，光源的成本过高是造成WDM-PON系统整体成本过高的重要因素。
WDM-PON在用户端采用AWG(Arrayed Waveguide Grating，阵列波导光栅)或WGR(Waveguide Grating Router，波导光栅路由器)，每个用户端ONU所连接的AWG或WGR端口上的波长都是不相同的，因此不同的ONU需要采用不同波长的光收发模块，即在光通信领域所称的有色光模块。ONU采用有色光模块会导致ONU无法通用；同时，也会给运营商的业务发放带了很大的困难并带来仓储问题。为了解决ONU的有色问题，业界提出了WDM-PON无色光源的概念，即ONU收发模块是与波长无关的，其发射波长可以自动适应所连接的AWG或WGR的端口波长，实现在任何一个AWG或WGR端口上都可以即插即可。
为了实现WDM-PON的ONU收发模块无色化，业界提出了多种解决方案，其中包括自种子光纤激光器。请参阅图2，其为一种采用自种子激光器的WDM-PON系统的示意图。在所述WDM-PON系统中，用户端ONU的自注入锁定激光器发出的多纵模光信号在远端节点(Remote Node，RN)的AWG被过滤之后，只有对应波长的光信号可以透过所述RN-AWG并进入设置在主干光纤的部分反射镜(Partial Reflection Mirror，PRM)，由于所述部分反射镜的作用，有一部分光被反射回来并重新注入回所述自注入锁定激光器，所述自注入锁定激光器的增益腔会对反射回来的光再次放大然后又发射出去，如此往返多次振荡。所述自注入锁定激光器和部分反射镜便构成一个外腔自种子激光器，二者之间形成一个激光谐振腔并输出稳定的光信号。所述ONU的上行数据调制到上述光信号之后可进一步通过所述主干光纤并经过局端(Central Office，CO)的AWG解复用，输出到OLT对应的接收机(Rx)。同理，所述OLT发出的下行光信号通过所述RN-AWG解复用之后，便可输出到对应ONU的接收机。
上述方案虽然可以实现收发模块无色化，但所述AWG需要同时承担发射端的腔内滤波和接收端的解复用的功能。在发射端，所述AWG的每一个通道作为自种子激光器的腔内滤波器，其要求AWG通道的滤波曲线能够具有较窄的带宽且在通道的中心波长处具有最大的透射率。而在接收端，所述AWG起解复用功能，其要求AWG通道具有较宽的带宽且通道内透射曲线比较平坦。这两个相互矛盾的需求，使得上述基于自种子激光器的光收发模块和WDM-PON系统性能都非常有限，无法满足实际应用需求。
发明内容
本发明实施例提供自注入光收发模块和基于该光收发模块的WDM-PON系统，以解决现有技术存在的性能较低的问题。
一种自注入光收发模块，包括：增益介质、光电转换器、至少一个阵列波导光栅AWG和部分反射镜，其中，所述至少一个AWG包括两个公共端口和多个分支端口，所述两个公共端口其中一个作为信号发送端口，另一个作为信号接收端口，所述信号发送端口的带宽小于所述信号接收端口；所述增益介质和所述光电转换器连接至所述AWG的分支端口，所述AWG和所述部分反射镜用于将所述增益介质提供的光信号进行波长自注入锁定，并通过所述信号发送端口发送；且所述AWG还用于将所述信号接收端口接收到的光信号解复用到对应的分支端口。
一种波分复用无源光网络系统，包括局端自注入光收发模块和用户端自注入光收发模块，其中，所述局端自注入光收发模块和所述用户端自注入光收发模块分别包括如上所述的自注入光收发模块。
一种波分复用无源光网络系统，包括位于局端的光线路终端和位于用户端的多个光网络单元，所述光线路终端通过光纤连接到所述多个光网络单元；所述光线路终端包括多个局端自注入光收发模块，其中所述多个局端自注入光收发模块共享同一局端波导阵列光栅AWG，所述局端AWG包括两个公共端口和多个分支端口，每个局端自注入光收发模块分别对应连接到所述局端AWG的其中一个分支端口，所述局端AWG的其中一个公共端口作为局端信号发送端口，另一个作为局端信号接收端口，且所述局端信号发送端口的带宽小于所述局端信号接收端口。
通过上述技术方案可以得出，本发明实施例提供的自注入光收发模块的AWG具有两个公共端口，即，信号发送端口和信号接收端口，且其中所述信号发送端口的带宽小于所述信号接收端口，由此使得AWG在发送和接收光信号时可以分别使用不同的公共端口；由于信号发送端口的带宽比较窄，可以使得其透射峰值与AWG通道的中心波长一致，从而可以有效地提升发射信号的性能，而信号接收端口所对应的通道带宽较宽，其可以保证解复用后接收信号的质量较好。因此，相较于现有技术，本发明实施例提供的自注入光收发模块和WDM-PON系统的性能得到提升。
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简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为无源光网络系统的结构示意图；
图2为一种WDM-PON系统的结构示意图；
图3为本发明一种实施例提供的自注入光收发模块的结构示意图；
图4为本发明一种实施例提供的WDM-PON系统的结构示意图；
图5为本发明另一种实施例提供的WDM-PON系统的结构示意图；
图6为本发明又一种实施例提供的WDM-PON系统的结构示意图；
图7为本发明又一种实施例提供的WDM-PON系统的结构示意图；
图8为本发明又一种实施例提供的WDM-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作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。
如上所述，图2所示的WDM-PON系统中，AWG同时承担着构成发射端的腔内滤波器和接收端的解复用器的功能。由于这两个功能相互矛盾的带宽需求，为了同时适用于光信号发送和接收，业界通常将所述AWG的公共端口的带宽折中选择，从而造成了目前基于自种子激光器的光收发模块和WDM-PON系统的性能较低。
为了解决现有技术WDM-PON系统存在的性能较低的问题，本发明实施例首先提供了一种自注入光收发模块，所述光收发模块可以包括发射机和接收机。
请参阅图3，所述光收发模块的发射机包括增益介质11、AWG2和部分反射镜12。AWG2包括与增益介质11连接的分支端口22，以及与部分反射镜12连接的信号发送端口13，其中所述分支端口22的波长通道与所述发射机的工作波长相对应，所述信号发送端口13用于将所述增益介质11提供的光信号发送到主干光纤4。所述光收发模块的接收机包括光电转换器21和AWG2。AWG2通过所述分支端口22与光电转换器21连接；并且，AWG2还可以设有信号接收端口23，其用于接收来自主干光纤4的光信号。
在上述实施例中，所述发射机和接收机可以共享所述AWG2，比如，所述AWG2可以一方面作为所述发射机的滤波器，用于将所述发射机发射的光信号的波长限制在所述光收发模块的工作波长；另一方面作为所述接收机的解复用器，用于对从主干光纤4接收到的光信号解复用到对应的分支端口22已被所述光电转换器21所接收。
在具体实施例中，所述光收发模块还可以包括环行器1，AWG2的信号发送端口13和信号接收端口23可以通过环行器1连接到所述主干光纤4。并且，所述部分反射镜12可以设置在所述信号发送端口13和所述环行器1之间。所述环行器1可以将来自信号发送端口13的光信号提供到主干光纤4，并将来自主干光纤4的光信号提供到信号接收端口23。在其他替代实施例中，环形器还可以由波分复用器来代替。
并且，所述信号发送端口13的带宽小于所述信号接收端口23的带宽，比如，所述信号发送端口13可以具有较窄的3dB带宽，以便提高所述光收发模块的发射机的滤波功能，且所述信号接收端口23可以具有较宽的3dB带宽，以便提高所述光收发模块的接收机的解复用功能。
具体而言，以设置在WDM-PON系统局端的作为OLT的光收发模块为例，所述自注入光收发模块可以通过与之连接的主干光纤4向用户端ONU发送下行光信号，并接收来自用户端ONU的上行光信号。本发明实施例中，自注入光收发模块的AWG2配备有信号发送端口13和信号接收端口23两种公共端口；其中，信号发送端口13用于发送下行光信号，信号接收端口23用于接收上行光信号。由于信号发送端口13与AWG2相应的分支端口构成了自注入激光器的腔内滤波器，为了保证局端的自注入光收发模块所发射的下行光信号的频谱展宽较小，以保证信号的质量，本发明实施例可以将信号发送端口13设计为具有较窄的3dB带宽，并且在通道的中心波长处具有最大的透射率。具体地，所述信号发送端13口可以为具有较窄的3dB带宽的高斯型端口。
对于用于接收上行光信号的信号接收端口23，本发明实施例可以将其3dB带宽设计为较宽，即，在通带内的波长在很宽的范围内透射率变化较小，以使自注入光收发模块在接收上行光信号时有较好的接收效果。具体地，所述信号接收端口23可以为具有较宽的3dB带宽的平坦型端口。应当理解，所述“较宽的3dB带宽”和“较窄3dB带宽”是相对而言的，其具体的带宽可以根据所述AWG2的波长通道数量而定，为了保证所述光收发模块的性能，在本发明实施例中，所述信号发送端口13的3dB带宽至少应当小于所述信号接收端口23的3dB带宽。
为更好地理解本发明实施例，以下简单介绍上述光收发模块的工作过程。
具体的，在本发明实施例中，发射机可以包括增益介质11、AWG2和部分反射镜12；AWG2设有与增益介质11连接的分支端口22；AWG2设有与部分反射镜12连接的信号发送端口13。信号发送端口13还连接有环形器1或波分复用器，环形器1或波分复用器与主干光纤4连接。这样，当自注入光收发模块发送下行光信号时，激发增益介质11，增益介质11在受到激发后首先发出ASE(Amplified Spontaneous Emission，宽谱放大自发辐射光)光信号，该光信号经过AWG2的通道后，由于对应的波长通道以外的光信号被过滤或损耗掉了，所以只有AWG2的分支端口22以及信号发送端口13决定的通带范围内的光信号可以通过。接着，所以光信号通过信号发射端口13传送到部分反射镜12，其中一部分光信号被部分射镜12反射回来并注入到增益介质11中再次放大，如此往返多次。由此，光信号在增益介质11和部分反射镜12之间的多次往返形成谐振放大，最终使得发射机所产生的光信号工作在信号发送端口13与分支端口22所决定的透射峰值波长，从而形成可以从信号发送端口13发送的下行光信号。接着，下行光信号从信号发送端口13发送后，经由环形器1或波分复用器发送至主干光纤4，并由所述主干光纤4传输到用户端对应的ONU。
在本发明实施例中，信号发送端口13在发射机中起到构成腔内滤波器的作用，所以可以对其单独进行带宽设计优化，将其带宽设计得比较窄，且透射峰值与相应的AWG通道的中心波长一致，从而可以有效地提升发射信号的性能。
接着，在本发明实施例中，接收机可以包括光电转换器21和AWG2；AWG2设有与光电转换器21连接的分支端口22；AWG2设有信号接收端口23。信号接收端口23与环形器1或波分复用器连接，环形器1或波分复用器与主干光纤4连接。这样，上行光信号自主干光纤4传输至环形器1或波分复用器后进一步传导至信号接收端口23。AWG2将所述光信号解复用到所述接收机对应连接的分支端口22，再经过AWG2的分支端口22传输至接收机中的光电转换器21。具体的，在本发明实施例中，光电转换器21可以是光电二极管。
比如，当自注入光收发模块接收上行光信号时，由主干光纤4传输至的上行光信号可以经过环行器1进入3dB带宽较宽的平坦型的信号接收端口23，并由所述AWG2解复用到相应的分支端口22，然后，再通过波分复用器提供给到光电转换器21。由于在本发明实施例中，信号接收端口23是独立于信号发送端口12单独设置的，所以信号接收端口23所对应的通道带宽可以设计的较宽，其透射曲线为平坦型，因此，解复用后接收信号的质量较好。
在本发明实施例中，通过将自注入光收发模块中AWG的公共端口设为两种，即，具有较窄的3dB带宽的信号发送端口和较宽的3dB带宽的信号接收端口，从而使得AWG在发送和接收光信号时，可以分别使用不同的公共端口。通过将信号发送端口的3dB带宽设计为带宽较窄，并将信号接收端口的3dB带宽设计为较宽，保证了自注入光收发模块的接收和发送光信号的质量。在本发明实施例通过对自注入光收发模块的信号接收端口和信号发送端口分别进行带宽优化设计，显著提高了自注入光收发模块的性能。
优选的，在本发明实施例中，接收机中的增益介质具体可以包括ILFP-LD(injection-locked Fabry-Perot laser diode，注入锁定法布里-珀罗激光器)或RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier，反射式半导体光放大器)。
在本发明实施例中，部分反射镜还可以为法拉第旋转部分反射镜。具体的，可以通过部分反射镜前面增加了一个单程45°的法拉第旋转筒，从而构成了一个法拉第旋转部分反射镜(FRM，Faraday Rotator Mirror)。这样，发射机发出的宽谱自发辐射谱光信号经过法拉第旋转镜反射后，其偏振方向会旋转90°。这样，激光收发器发出来的TE模式经过FRM反射回去就成为了TM模式，发出的TM模式经过TE反射回去就变成了TE模式。从而可以减弱自注入激光收发器中的偏振增益相关性，这样，也就提高了本发明实施例中自注入光纤激光收发器的抗随机偏振干扰的能力。
本发明实施例提供的自注入光收发模块还可以应用在WDM-PON系统的用户端ONU，其具体结构与作为局端的自注入光收发模块类似，区别仅在于，在作为用户端ONU的自注入光收发模块时，接收机是用来接收下行光信号，发射机用来发送上行光信号。另外，局端自注入光收发模块的增益介质对下行波段具有增益放大功能，用户端自注入光收发模块的增益介质对于上行波段具有增益放大功能。波分复用器具有对上行波段和下行波段复用及解复用的功能。
在图3所示的实施例中，为了实现信号发送端口13的3dB带宽小于信号接收端口23的3dB带宽，具体地，可以把AWG2信号发送端的波导设计成反锥形结构，即，靠近罗兰圆的位置波导宽度较窄，而输出端的波导宽度较宽，从而使得信号发送端口具有较窄的3dB带宽。此外，图3所示的实施例还可以通过其他多种方式实现信号发送端口13的带宽小于信号接收端口23；比如，可以通过在信号接收端口23设有锥形导波结构、马赫-曾德干涉仪结构、多模耦合器或通过级联AWG等方式以增加信号接收端口的3dB带宽。
此外，在本发明实施例中，实现信号发送端口与信号接收端口具有不同的带宽还可以通过设有两个不同3dB带宽的AWG来实现。即，两个具有不同3dB带宽的AWG分别作为信号接收AWG和信号发送AWG，具体的，具有较窄3dB带宽的AWG的公共端作为信号接收端口，可以将该AWG称之为信号接收AWG；具有较宽3dB带宽的AWG的公共端作为信号发送端口，可以将该AWG称之为信号发送AWG。
此外，在本发明实施例中，实现信号发送端口与信号接收端口具有不同的带宽还可以通过设有两个相同3dB带宽的AWG及一个带宽较窄的周期性滤波器来实现。具体的，两个具有相同3dB带宽的AWG中，信号发送AWG的公共端可以连接一个3dB带宽较窄的周期性滤波器，比如法布理-泊罗标准具，以使信号发送AWG所发送的光信号具有较窄的3dB带宽。另一个AWG即可作为信号接收AWG，其3dB带宽便大于所述信号发送AWG。
基于上述光收发模块，本发明实施例还提供了一种WDM-PON系统。所述WDM-PON系统可以包括局端自注入光收发模块和用户端自注入光收发模块。所述局端自注入光收发模块和用户端自注入光收发模块可以采用上述实施例提供的光收发模块。所述局端自注入光收发模块可以设置在OLT，作为所述OLT的光收发模块；所述用户端自注入光收发模块可以分别设置在用户端ONU，作为所述ONU的光收发模块。其中OLT的每一个光收发模块分别与其中一个ONU的光收发模块相对应，两者具有相同的工作波长。
具体的，参考图4，局端自注入光收发模块可以包括有一个AWG102和一个部分反射镜112；AWG102包括多个分支端口122和两个公共端口，两个公共端口分别是信号接收端口123和信号发送端口113；分支端口122通过波分复用器与增益介质111和光电转换器121连接。其中信号发射端口113具有高斯型或者半高斯型的滤波曲线，且具有较窄的3dB带宽。而信号接收端口123具有平坦型的滤波曲线，具有较宽的3dB带宽。
用户端自注入光收发模块中包括有一个AWG202和一个部分反射镜212；AWG102包括多个分支端口和两个公共端口，两个公共端口分别是信号发射端口213和信号接收端口223；分支端口222通过波分复用器与增益介质211和光电转换器221连接。其中信号发射端口213具有高斯型或者半高斯型的滤波曲线，且具有较窄的3dB带宽。而信号接收端口223具有平坦型的滤波曲线，具有较宽的3dB带宽。
图4所示的局端自注入光收发模块中，分支端口122通过波分复用器与增益介质111和光电转换器121连接的连接方式，即AWG102的各分支端口与增益介质111和光电转换器121连接按照顺序一一对应连接，即，第1个增益介质和第1个光电转换器与第1个分支端口连接，第2个增益介质和第2个光电转换器与第2个分支端口连接，以此类推连接其他分支端口。其中，局端自注入光收发模块100的信号发送端口113在罗兰圆上位置与用户端自注入光收发模块200的信号接收端口223在罗兰圆上的位置相对应；而局端自注入光收发模块100的信号接收端口123在罗兰圆上的位置与用户端自注入光收发模块200的信号发送端口213在罗兰圆上的位置对应。
这样，由局端自注入光收发模块100的产生的下行光信号经由信号发送端口113，然后通过部分反射镜112发送至主干光纤，进而进入用户端自注入光收发模块200的信号接收端口223，并由AWG202解复用到对应分支端口222并提供被对应的用户端光收发模块的光电转换器221所接收。而在用户端，相类似地，用户端自注入光收发模块200设有部分反射镜212，由用户端自注入光收发模块的产生的上行光信号经由信号发送端口213，然后通过部分反射镜212发送至主干光纤，进而进入局端自注入光收发模块100的信号接收端口123，并由AWG102解复用到对应分支端口122并提供被对应的局端光收发模块的光电转换器121所接收。
参考图5，其为基于本发明自注入光收发模块的WDM-PON系统另一种实施例的结构示意图。在本实施例中，所采用的AWG为非波长0跳AWG，设局端自注入光收发模块和用户端自注入光收发模块均包括32个接收机和发射机，AWG302的信号发送端口313与AWG402的信号发送端口413在罗兰圆上的位置相对应，且信号接收端口323与信号发送端口423在罗兰圆的位置也相对应。在一种实施例中，AWG302的信号接收端口313和信号发送端口312相隔1个通道，且AWG402的信号接收端口413和信号发送端口412也相隔1个通道；而AWG302的第2～33个分支端口在罗兰圆上的位置分别与AWG402的第1～32个分支端口在罗兰圆上的位置一一对应，AWG302的第1个端口为第2个端口相邻的上一个端口，第34个端口为第33个端口相邻的下一个端口。那么，当局端自注入光收发模块中与AWG302的第k(k＝1、2...，32)个分支端口连接的增益介质发送的下行光信号，通过用户端光收发模块的AWG402之后，并不能解复用到AWG402的第k个分支端口(即第k个用户)。为此，本实施例可以通过调整局端自注入光收发模块AWG302的光纤连接，使局端自注入光收发模块中的第k个增益介质发射的下行光信号可以进入在用户端的自注入光收发模块AWG402的第k个的分支端口，即，由用户端的自注入光收发模块中第k个光电转换器接收所述下行光信号，具体光纤连接方式请参阅图5。
在实际应用中，AWG302的信号接收端口和信号发送端口之间的通道间隔可能的值可以为1、2或3等。在设计局端自注入光收发模块中的增益介质与AGW302的分支端口连接方式时，假设AWG302的信号接收端口和信号发送端口通道间隔为m，此时，只需要将局端自注入光收发模块中第k个增益介质与AWG302中k+2m个分支端口连接即可。为了保证用户端自注入光收发模块第k个用户发出的上行光信号能够进入局端第k个接收机，需要局端自注入光收发模块的AWG302的第m个端口与用户端自注入光收发模块中AWG402的第1个端口在罗兰圆上的位置相对应。
在本实施例中，通过上述局端光收发模块中增益介质与AWG302的分支端口的连接调整后，用户端光收发模块中AWG402的分支端口与增益介质一一对应连接即可，如图5所示。
具体的，局端自注入光收发模块通过AWG302的下行光信号发射端口312进入主干光纤，进而进入用户端自注入光收发模块中AWG402的信号接收端口423。由于在本发明实施例中，所说采用的AWG为非波长0跳AWG，也就是说，AWG302的信号发送端口与AWG402信号接收端口的通道不同，具体的，比如，在本实施例中，通道间隔为1；此时，在AWG302中第k+2个分支端口所发送的下行光信号，会解复用到用户端自注入光收发模块中AWG402第k个分支端口中。因此为了保证本发明实施例中的自注入光收发模块能够正常工作，还可以进一步将局端自注入光收发模块中第k个增益介质与AWG302的第K+2个分支端口连接；比如，局端自注入光收发模块的第1个增益介质与AWG302的第3个分支端口连接，第2个增益介质与AWG302的第4个分支端口连接，以此类推，连接其余增益介质和AWG302的分支端口。此时，在用户端自注入光收发模块可以使用32通道的AWG构成32个接收机和发射机；而在局端自注入光收发模块中，由于第32个增益介质需要与AWG302的第34个分支端口连接，所以局端自注入光收发模块的AWG302需要至少设有34个分支端口；在实际应用中，可以使用的是40通道的AWG。
参考图6，在本发明的另一实施例中，WDM-PON系统所采用的AWG还可以为波长0跳AWG。
具体来说，图6所示实施例与图5所对应实施例类似，其区别在于，图6所示实施例中的自注入光收发模块的AWG为波长0跳的AWG。设波长0跳的AWG共有N个分支端口，由于波长0跳的AWG端口具有循环特性，即第k个波长和第k+N个波长会出现在同一个端口，AWG第N个通道的下一个波长将会重新出现在第一个通道上，然后循环下去。
当局端自注入光收发模块与用户端自注入光收发模块均为相同的波长0跳的AWG，且两个公共端为相邻的两个通道时，为使得局端自注入光收发模块中第1个增益介质提供的下行光信号发送到与AWG602中第1个分支端口所连接的光电转换器中，可以将局端自注入光收发模块中第1个增益介质511与AWG502中第2个分支端口连接。除局端自注入光收发模块最后一个增益介质外，其他的增益介质连接方式与第1个增益介质类似，具体地说，第2个增益介质需要与AWG502中第3个分支端口连接，以此类推；而局端自注入光收发模块中最后一个增益介质则需要与AWG502中第1个分支端口连接。这样，在用户端自注入光收发模块中的光电装换器621，与局端自注入光纤激光收发器500的增益介质511一一对应。
局端自注入光收发模块中第2个光电转换器与AWG502的第1个分支端口连接，从而可以接收用户端自注入光收发模块中第1个增益介质所发送的上行光信号；除局端自注入光收发模块第1个光电转换器外，其他的光电转换器连接方式与第2个光电转换器类似，具体地说，局端自注入光收发模块第3个光电转换器需要与AWG502中第2个分支端口连接，以此类推；而局端自注入光收发模块中第1个光电转换器则需要与AWG502中最后一个分支端口连接。
在本发明的另一实施例中，还可以通过将两个不同3dB带宽的AWG组合起来，以3dB带宽较窄的AWG的公共端口为信号发送端口，以3dB带宽较宽的AWG的公共端口为信号接收端口；这样，通过在3dB带宽较窄的AWG的信号发送端口连接上部分反射器，以及，将接收信号连接到具有较宽的3dB带宽AWG的信号接收端口上。
具体的，参考图7，局端自注入光收发模块可以包括AWG31和AWG41，两个AWG分别具有不同的3dB带宽。在用户端自注入光收发模块可以采用一个具有两个不同的3dB带宽的公共端口的AWG51。
其中，AWG31包括3dB带宽较窄的信号发送端口33，用于发送下行光信号；AWG41包括3dB带宽较宽的信号接收端口43，用于接收上行光信号。AWG51包括3dB带宽较窄的信号发送端口53和3dB带宽较宽的信号接收端口56。
本发明实施例中，局端自注入光收发模块和用户端的自注入光收发模块的具体的工作方式为：局端自注入光收发模块的第1个增益介质32通过第1分支端口34将下行光信号沿信号发送端口33发送至主干光纤，AWG51的信号接收端口56在接收下行光信号后，下行光信号进入与用户端自注入光收发模块的第1个分支端口54中，从而进入第1光电转换器52。
在用户端自注入光收发模块的第1个增益介质52通过第1分支端口54将上行光信号沿信号发送端口53发送至主干光纤，AWG41的信号接收端口43在接收下行光信号后，进入AWG41的第1个分支端口44中，从而进入第1光电转换器42。
此外，在本发明另一种实施例中，局端自注入光收发模块和用户端自注入光收发模块可以均设置为由两个AWG组成。具体的，请参阅图8，局端自注入光收发模块可以包括AWG61和AWG71，两个AWG分别具有不同的3dB带宽。用户端自注入光收发模块可以包括AWG81和AWG91，两个AWG分别具有不同的3dB带宽。
其中，AWG61包括3dB带宽较窄的信号发送端口63，用于发送下行光信号；AWG71包括3dB带宽较宽的信号接收端口73，用于接收上行光信号。AWG81包括3dB带宽较窄的信号发送端口83，用于发送上行光信号；AWG71包括3dB带宽较宽的信号接收端口93，用于接收下行光信号。
本发明实施例中，局端自注入光收发模块和用户端自注入光收发模块的具体的工作方式为：局端自注入光收发模块的第1个增益介质62通过第1分支端口64将下行光信号沿信号发送端口63发送至主干光纤，AWG91的信号接收端口93在接收下行光信号后，下行光信号进入与AWG91的第1个分支端口94中，从而进入第1光电转换器92。
在用户端自注入光收发模块的第1个增益介质82通过AWG81的第1分支端口84将上行光信号沿信号发送端口83发送至主干光纤，AWG71的信号接收端口73在接收下行光信号后，下行光信号后进入AWG71的第1个分支端口74中，从而进入局端自注入光收发模块的第1光电转换器72。
在本发明上述所有的实施例中，上行波段及下行波段可以是AWG相邻的FSR(Free Spect ral Range，自由光谱范围)波段，也可以是不相邻的FSR波段。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种自注入光收发模块，其特征在于，包括：增益介质、光电转换器、一个阵列波导光栅AWG和部分反射镜，
其中，所述AWG包括两个公共端口和多个分支端口，所述两个公共端口其中一个作为信号发送端口，另一个作为信号接收端口，所述信号发送端口的带宽小于所述信号接收端口；
所述增益介质和所述光电转换器连接至所述AWG的分支端口，所述AWG和所述部分反射镜用于将所述增益介质提供的光信号进行波长自注入锁定，并通过所述信号发送端口发送；且所述AWG还用于将所述信号接收端口接收到的光信号解复用到对应的分支端口。
2.根据权利要求1中自注入光收发模块，其特征在于，还包括环行器或者波分复用器，所述AWG的信号接收端口和信号发送端口分别通过所述环行器或者波分复用器耦合到主干光纤，且所述部分反射镜连接在所述环行器或者波分复用器和所述信号发送端口之间。
3.根据权利要求1中自注入光收发模块，其特征在于，所述信号发送端口为高斯型端口，所述信号接收端口为平坦型端口。
4.根据权利要求3中自注入光收发模块，其特征在于，所述信号发送端口的透射峰值与所述AWG的通道中心波长一致，所述信号接收端口的透射曲线为平坦型。
5.根据权利要求1中自注入光收发模块，其特征在于，所述信号接收端口包括马赫曾德干涉仪结构、锥形波导结构或多模耦合器，所述信号发射端口包括反锥形导波结构。
6.根据权利要求1中自注入光收发模块，其特征在于，所述部分反射镜包括法拉第旋转部分反射镜。
7.一种波分复用无源光网络系统，其特征在于，包括局端自注入光收发模块和用户端自注入光收发模块，其中，所述局端自注入光收发模块和所述用户端自注入光收发模块包括如权利要求1至6中任一自注入光收发模块。
8.一种波分复用无源光网络系统，其特征在于，包括位于局端的光线路终端和位于用户端的多个光网络单元，所述光线路终端通过光纤连接到所述多个光网络单元；
所述光线路终端包括多个局端自注入光收发模块，其中所述多个局端自注入光收发模块共享局端的一个波导阵列光栅AWG，所述局端AWG包括两个公共端口和多个分支端口，每个局端自注入光收发模块分别对应连接到所述局端AWG的其中一个分支端口，所述局端AWG的其中一个公共端口作为局端信号发送端口，另一个作为局端信号接收端口，且所述局端信号发送端口的带宽小于所述局端信号接收端口。
9.如权利要求8所述的波分复用无源光网络系统，其特征在于，每个局端自注入光收发模块包括增益介质、部分反射镜和光电转换器，所述增益介质和所述光电转换器连接至所述局端AWG的分支端口，所述局端AWG和所述部分反射镜用于将所述增益介质提供的光信号进行波长自注入锁定，并通过所述信号发送端口将所述光信号发送给对应的光网络单元；且所述局端AWG还用于将所述信号接收端口接收到的光信号解复用到对应的分支端口。
10.如权利要求8或9所述的波分复用无源光网络系统，其特征在于，每个光网络单元具有用户端自注入光收发模块，其中所述用户端自注入光收发模块共享用户端的一个AWG，所述用户端AWG包括两个公共端口和多个分支端口，每个用户端自注入光收发模块分别对应连接到所述用户端AWG的其中一个分支端口，所述用户端AWG的其中一个公共端口作为用户端信号发送端口，另一个作为用户端信号接收端口，且所述用户端信号发送端口的带宽小于所述用户端信号接收端口。
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