CN102714550A - 光网络元件 - Google Patents

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CN102714550A CN2009801632627A CN200980163262A CN102714550A CN 102714550 A CN102714550 A CN 102714550A CN 2009801632627 A CN2009801632627 A CN 2009801632627A CN 200980163262 A CN200980163262 A CN 200980163262A CN 102714550 A CN102714550 A CN 102714550A
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Abstract

提供一种光网络元件，其包括（i）可调激光源和(ii)与可调激光源耦合的共振器，其中共振器具有长度，该长度确定可调激光源的模式之间的距离，其中在可调激光源的模式之间的模式转换时间期间的失灵经由纠错装置可纠正。此外，建议一种包括所述光网络元件的通信系统和相应的方法。

Description

光网络元件
技术领域
本发明涉及一种光网络元件、一种包括至少一个这种光网络元件的通信系统和一种用于在光网络元件中处理数据的方法。
背景技术
无源光网络 (PON)是关于光纤到户 (FTTH) 、光纤到商业用户 (FTTB)和光纤到路边(FTTC)场景的有前景的方法，尤其因为它克服了传统点到点解决方案的经济上的限制。
PON已经被标准化并且当前正为全世界的网络服务供应商使用。常规的PON以广播方式从光线路终端 (OLT)向光网络单元 (ONU)分配下行流量，而ONU发送时间上复用的上行数据包到OLT。因此，ONU之中的通信需要通过OLT传送，包括电子处理，诸如缓冲和/或者调度，这导致等待时间并且降低网络吞吐量。
在光纤通信中，波分复用（WDM）是通过使用激光的不同波长（颜色）在单个光纤上复用多个光学载波信号来承载不同信号的技术。这除了能够实现在一束光纤上的双向通信外，允许容量上的倍增。
WDM系统被分成不同的波长模式，即常规WDM或者粗WDM和密集WDM。WDM系统在大约1550 nm的石英光纤的第三传输窗（C波段）内提供例如高达16个通道。密集WDM使用相同的传输窗但以更密集的通道间隔。 
通道规划变化，但典型系统可以在100GHz间隔时使用40个通道或者在50GHz间隔时使用80个通道。一些技术能够实现25GHz间隔。放大选项能够实现将可用波长扩展到L波段，或多或少使这些数字加倍。
光接入网络，例如相干超密集波分复用 (UDWDM)网络，被认为是将来的数据接入技术。
在UDWDM概念内，可能所有波长被路由到每个ONU。通过在ONU处对本机振荡器 (LO)激光器调谐选择相应的波长。
通过使用多址协议、例如不变时分多址（TDMA）可以组合上行信号。OLT“排列”ONU以便为上行通信提供时隙分配。因此，在很多用户中分配可用的数据速率。因此，每个ONU需要能够处理远远高于平均数据速率。这种ONU实现复杂并且昂贵。
为提供更成本有效的方法，为相干检测的目的，ONU可以装备有不那么复杂和便宜的在宽波长范围（例如C波段（>4 THz扫描范围））上可调的本机振荡器激光器。然而，这种不那么复杂的带外部可调反馈的可调激光器具有例如因为温度变化引起的模式跳跃的缺点。
发明内容
待解决问题是提供成本有效的（cost-efficient）可以用于相干PON或者光接入网络、尤其是ONU中的可调激光源。
所述问题根据独立权利要求的特征解决。另外的实施例由从属权利要求得出。
为克服这个问题，提供光网络元件，其包括
-可调激光源，
-与可调激光源耦合的共振器，其中共振器具有长度，该长度确定可调激光源的模式之间的距离，其中可调激光源的模式之间的模式转换时间期间的失灵经由纠错装置可纠正。
注意到，这种纠错装置可以与该光网络元件的接收机或者与另一光网络元件一起被使用。所提到的光网络元件基本上提供在出现模式跳跃情况下能够通过这种纠错装置纠正的信号。
因此所提供的方法允许灵活的和成本有效的光学PON或者光接入网络。这在利用相干传输和虚拟点到点链路的UDWDM光接入网络的区域内尤其有用。
因此，可调激光源是成本有效的并且提供包括多种操作模式的狭窄光范围。
注意到，可调激光源可以提供在大约100kHz以下的线宽，其中几个模式可以具有总计大约1 MHz（或者几兆赫）的间隔。这些模式可以分布在数十兆赫范围内。
在另一实施例中，共振器包括外部共振器。
因此，可调激光源可以与被安排在可调激光器内的共振器耦合和/或者它可以与在可调激光器单元外部的共振器耦合。额外的共振器长度增加每频率范围的模式数量。
在另一实施例中，共振器包括光纤共振器（fiber resonator）。这种光纤共振器可以具有在1cm和10m之间的长度。
在另一实施例中，可调激光源包括以下中的至少一个：
- 激光器，
- 分布式反馈 (DFB) 激光器, 
- 分布式背反射(DBR) 激光器, 
- 外腔式激光器 (ECL) 。
可调激光源被用作光网络元件的本机振荡器也是实施例。
按照另一实施例，可调激光源被用作光网络元件的发射机。
根据一个实施例，模式的寿命比模式之间的转换时间显著大。
因此，可能发生在可调激光源的模式之间的这种转换期间的任何数据错误都能够通过（前向）纠错装置补偿。
根据另一实施例， 模式的寿命是模式之间的转换时间的大约1000倍。
在另一实施例中，可调激光源安排有背反射装置。
这种背反射装置被提供来获得可调激光源的模式之间的狭窄间隔。
前述问题通过包括在这所描述的设备的通信系统进一步解决。
上述问题也通过一种用于在光网中处理数据的方法解决，
-其中数据经由与共振器关联的可调激光源传送，所述共振器具有长度，该长度导致可调激光源的模式之间的距离，
-其中可调激光源的模式之间的模式转换时间期间的失灵通过纠错装置纠正。
根据一个实施例，模式的寿命比可调激光源的模式之间的转换时间显著大。
按照另一实施例，模式的寿命是模式之间的转换时间的大约1000倍。
附图说明
本发明的实施例在下图中示出和说明：
图1示出包括增益元件、模式选择滤波器、移相器和两个镜的普通可调单频激光器的示意图；
图2示出包括本机振荡器激光器、分离器、调制器和接收机的装置，其中这些组件可以是ONU的部分；
图3示出在光网中处理数据的方法的步骤。
具体实施方式
因此，当前方法尤其通过使用多模窄线宽可调激光器和具有前向纠错（FEC）装置的接收机将经济的单模窄线宽可调激光器建议作为本机振荡器和/或者激光源发射机。
注意到，多模激光器可以提供窄线宽；激光器可以操作在第一模式，然后模式跳跃可能对另一模式发生。模式跳跃本身持续相当短的时间段，该时间段比激光器以窄线宽发射光的稳定模式条件显著短。
因此，激光源可以是包括具有短时间模式跳跃的几个模式的多模激光器。模式的平均寿命可能大约几个毫秒。
当前建议尤其使用在电领域中具有不相干检测的微分相位调制或者幅度调制格式和可调激光源连同导致窄线宽的背反射装置。激光源可以通过至少一个可调滤波器和/或者至少一个镜可调。
额外共振器可以被供以激光源并且不必被稳定化并且相位匹配到确定几兆赫范围中的模式间隔的长共振器。假如额外共振器（其可能为长外部共振器）的耦合足够强大，线宽可以总计为不到100kHz。因此，处于立即即将发生的模式跳跃的状态的激光器的线宽小于系统的最大可容忍线宽。
共振器可以至少部分地实现为长度例如在1cm和10m之间的范围中的光纤共振器。激光源可以是可调激光器，例如分布式反馈 (DFB)激光器、分布式背反射（DBR）激光器或者外腔式激光器 (ECL)。
提供具有用于模式选择滤波器的可调外部光栅反射器和尤其不具有任何用于相位稳定化目的的特殊措施的光纤激光器设计，也是一种选项。
在所有实施例中，长腔模式间隔可能导致低于可容忍的频率不准确性的线宽间隔。因此，由于前向纠错（FEC），模式跳跃（激光源从单模式操作的点跳跃到另一个）之间的转换时出现的错误可以在给定的程度上得以补偿（尤其是完全补偿）。模式的线宽间隔可能必须被确定尺寸使得FEC能够纠正由于模式跳跃引起的数据错误。
例如，从一种模式到下一模式的转换时间可能在低于几微秒的范围内。模式可能持续大约10毫秒，这可能导致小于0.0001的位错误平台（bit error floor），这可以通过FEC纠正。有利地，平均模式寿命和转换时间之间的比率可能超过1000。
另一个优点是，不需要外腔在相位匹配和/或者暂时相位稳定性方面的特定稳定化。所需要的线宽间隔可以经由外部共振器的扩展长度提供，激光源的平均波长经由可调滤波器和/或者镜调节。
例如由随时间变化的相位失配导致的模式跳跃可能是暂时温度波动或者机械振动的结果并且根据所提供的方法不需要特殊措施。这导致可以与光网络元件（像ONU或者OLT）一起使用的成本有效的激光器。
图1示出可调激光器100的示意图，所述可调激光器包括增益元件101、模式选择滤波器102、移相器105和两个镜103、104。模式选择滤波器102允许激光器的频率调谐。根据所提供的方法，在模式间隔比可容忍的频率失调显著小的情况下，在移相器处不需要相位调节。
增益元件101可能是激光器100的内部共振器。除了该内部共振器之外，可以提供外部共振器以便减小可调激光器的模式之间的间隔。这种外部共振器可能是长度在1cm和10m之间的光纤共振器。
图2示出包括本机振荡器激光器201、分离器203、205和206、调制器204和接收机202的装置。这些组件可以是ONU 211的部分。光纤208可能连向OLT（未示出）。
在本机振荡器激光器201处生成的信号经由调制器204被调制以便产生要经由光纤208传送的上行数据信号209。经由光纤208的输入光信号被馈送到接收机202。在本机振荡器激光器201处生成的信号也经由分离器203和205馈送到接收机202。因此，本机振荡器激光器201被用于调制目的以便从ONU 211传输信号到OLT并且用于关于输入接收信号210的接收目的。为后者目的，本机振荡器激光器201的波长需要被调节到输入信号的波长。在这所描述的方法允许加速的扫描过程以便检测对短时间段内的输入信号的锁定（lock）。
图3示出在光网络中处理数据的方法的步骤。在步骤301中，数据从一个光网络元件（发射机）传送到另一光网络元件（接收机）。这种传输经由图2中解释的用于调制目的的可调激光源实现。模式跳跃发生在传输期间（见步骤302）。模式跳跃可能导致数据错误，所述数据错误可以通过利用前向纠错装置的接收机补偿。因此，可调激光源在发射机处的模式跳跃不严重并且可以容忍。这就允许在光网络元件（例如ONU或者OLT）中利用成本有效的激光器，而不需要额外的和昂贵的补偿装置。
缩写列表：
FEC 前向纠错
OAN 光接入网络
OLT 光线路终端
ONU 光网络单元
PON 无源光网络
UDWDM 超密集WDM
WDM 波分复用

Claims (15)

1.光网络元件，包括
- 可调激光源
- 与可调激光源耦合的共振器，其中共振器具有长度，所述长度确定可调激光源的模式之间的距离，其中在可调激光源的模式之间的模式转换时间期间的失灵经由纠错装置可纠正。
2.根据权利要求1的设备，其中可调激光源的线宽总计小于100kHz。
3.根据前述权利要求中任一项的设备，其中共振器包括外部共振器。
4.根据前述权利要求中任一项的设备，其中共振器包括光纤共振器。
5.根据权利要求4的设备，其中光纤共振器具有在1cm和10m之间的长度。
6.根据前述权利要求中任一项的设备，其中可调激光源包括以下中的至少一个：
- 激光器；
- 分布式反馈 (DFB) 激光器, 
- 分布式背反射(DBR) 激光器, 
- 外腔式激光器 (ECL) 。
7.根据前述权利要求中任一项的设备，其中可调激光源被用作光网络元件的本机振荡器。
8.根据前述权利要求中任一项的设备，其中可调激光源被用作光网络元件的发射机。
9.根据前述权利要求中任一项的设备，其中模式的寿命比模式之间的转换时间显著大。
10.根据权利要求9的设备，其中模式的寿命是模式之间的转换时间的大约1000倍。
11.根据前述权利要求中任一项的设备，其中可调激光源安排有背反射装置。
12.包括根据前述权利要求中任一项的设备的通信系统。
13.用于在光网络中处理数据的方法，
-其中数据经由与共振器关联的可调激光源传送，所述共振器具有长度，所述长度导致可调激光源的模式之间的距离，
-其中可调激光源的模式之间的模式转换时间期间的失灵通过纠错装置纠正。
14.根据权利要求13的方法，其中模式的寿命比模式之间的转换时间显著大。
15.根据权利要求14的方法，其中模式的寿命是模式之间的转换时间的大约1000倍。
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