CN102752055B - 无源光网络及其光网络单元光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源光网络及其光网络单元光模块，所述光模块包括激光发射单元，所述激光发射单元包括：激光器及其驱动电路，所述驱动电路用以接收ONU系统设备发送的电信号，根据接收的电信号驱动所述激光器进行激光发射；温度补偿电路，用以根据所述激光器内置的热电偶的阻值的变化，调节输出到所述激光器内置的TEC的温度调节电压。由于采用了温度补偿电路，使得激光器发射的激光的中心波长避免受到温度的影响而产生较大偏移，保证发射的激光的中心波长的稳定性，从而不同的ONU光模块发射上行光信号的频率间隔可以更小，提高了光网络上行方向的带宽。

Description

无源光网络及其光网络单元光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术，尤其涉及一种无源光网络及其光网络单元光模块。

背景技术

在如图1所示的无源光网络中，OLT（Optical Line Terminator，光线路终端）通常设置在光纤通信系统的接入网系统的中心局，OLT负责将交换机中的电信号数据转化为光信号数据发送出去，并且接收外部传送来的光信号，将其转化为电信号输送给交换机。OLT通过ODN（光馈线网络）与ONU（opticalnet unit，光网络单元）光模块相连，ONU光模块通常设置在局端，即用户端或者大楼；Splitter为“分光器”一般有2N个均分端口，如果输入端口的光强为1，则每个输出端口的光强为1/N。对于一个光接入系统，一般是1个OLT放在电信中心局，然后通过分光器，一般至少是1分32，或者1分64甚至1分128，即1个OLT带32或64或128个ONU光模块。每个ONU光模块都与一个ONU系统设备相连，用以将ONU系统设备的电信号转换为光信号在上行方向上发送至OLT。

随着各种自媒体，如微博、YuTobe等业务需求的不断增长，产业界逐渐认识到，现有的EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）和GPON（Gigabit Passive Optical Network，吉比特无源光网络）技术均难以满足业务长期发展的需求，特别是在光纤到楼（FTTB）和光纤到节点（FTTN）场景。光接入网在带宽、业务支撑能力以及接入节点设备功能和性能等方面都面临新的升级需求。据分析，现有的光网络中用户对上行带宽的需求在迅猛增长。

然而现有技术的无源光网络中虽然采用多种技术手段在扩展下行带宽，然而在信号的上行方向上仍然是光网络中的ONU光模块均采用一个波长的光信号进行信号传输，也就是说，光网络中的各ONU光模块不得不采用时分复用的方式来复用上行信道。假设上行方向的信号传输速率为20.3125Gbps，在1个OLT带128个ONU光模块的情况下，128个ONU光模块复用一个上行信道，每个ONU光模块则只能分配有10.3125×1/128Gbps的速率，分配的带宽非常有限。

目前虽然业内有20G PON技术和WDM技术，将其结合组成TWDM PON技术，进一步提高系统的容量，解决与日俱增的网络带宽扩容的需求。然而，目前这种WDM PON技术仅是基于CWDM的有限波长的复用（全波16个波长，一般只用到了1320波段的4个波长），即便是引入了DWDM技术，受制于外调制激光器的谱宽和波长温漂等特性的限制，信道间隔也只是控制在200GHz间隔（C波段45个信道）。

因此，现有的光网络不能提供足够的上行信道带宽，无法满足日益增长的业务需求。

发明内容

本发明的实施例提供了一种无源光网络及其光网络单元光模块，用以提高光网络以及ONU光模块的上行方向的带宽。

根据本发明的一个方面，提供了一种光网络单元光模块，其中包括激光发射单元，所述激光发射单元包括：

激光器及其驱动电路，所述驱动电路用以接收ONU系统设备发送的电信号，根据接收的电信号驱动所述激光器进行激光发射；

温度补偿电路，用以根据所述激光器内置的热电偶的阻值的变化，调节输出到所述激光器内置的TEC的温度调节电压。

其中，所述温度补偿电路具体包括：

分压电路，与所述激光器内置的热电偶串联；

标准电压输出电路，用以输出标准电压到所述分压电路以及与其串联的热电偶上；

电压比较电路，其一个电压输入端，与所述分压电路和所述热电偶的连接点相连，用以获取所述分压电路上的电压，另一个电压输入端接入参考电压；所述电压比较电路比较两个电压输入端的电压，得到两者的电压差，将电压差从其输出端输出；

电压调节电路，其输入端与所述电压比较电路的输出端相连，根据所述电压比较电路输出的电压差，调节其输出端输出的所述温度调节电压。

进一步，所述光模块还包括：

中心波长调节电路，用以接收控制指令，根据接收的控制指令输出相应的电压作为所述参考电压到所述电压比较电路的另一个电压输入端。

或者，所述温度补偿电路具体包括：

激光器温度确定单元，用于测量所述激光器内置的热电偶的阻值或电压，根据测量结果计算所述激光器的当前温度值；并根据计算的当前温度值与温度设定值之间的差值，增大或减小输出的调节电压；

温度调节电压输出电路，用于接收激光器温度确定单元输出的调节电压，根据接收的调节电压输出相应的电流作为所述温度调节电压。

较佳地，所述驱动电路的偏置电流提供管脚通过电感与所述激光器中的激光发射二极管的阴极相连；所述驱动电路的一个调制电流提供管脚通过第一电阻与所述激光器中的激光发射二极管的阴极相连。

所述驱动电路的另一个调制电流提供管脚通过第二电阻与所述激光器中的激光发射二极管的阳极相连，并且第二电阻与第一电阻匹配。

所述驱动电路还用于监测流过所述激光器内置的PD管的电流，根据监测的电流调整输出到所述激光器的偏置电流，保证激光器输出的光功率稳定。

所述激光器为CML激光器。

所述光模块采用SFP封装形式，其管脚定义与现有的ONU光模块的管脚定义相兼容

进一步，所述光模块还包括：

激光接收单元，用以接收无源光网络中的下行光信号，并将接收的光信号转换为电信号发送给ONU系统设备。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种无源光网络，包括：光线路终端光模块OLT、第一波分复用器WDM、第二波分复用器WDM、多个ONU光模块；

其中，所述ONU光模块中的激光发射单元包括激光器及其驱动电路，以及温度补偿电路；所述激光发射单元的驱动电路用以接收ONU系统设备发送的电信号，根据接收的电信号驱动所述CML激光器发射特定波长的光信号；所述温度补偿电路用以根据所述激光器内置的热电偶的阻值的变化，调节输出到所述激光器内置的TEC的温度调节电压；不同ONU光模块发射的光信号的波长不同；

各ONU光模块发射的光信号经第一WDM耦合到光纤，经光纤、第二WDM传输至所述OLT；

针对ONU光模块发射的不同波长的光信号，所述OLT中包括多个激光接收单元，分别用以接收每种波长的光信号，并将接收的光信号转换为电信号后发送给交换机。

较佳地，所述ONU光模块发射的光信号的波长位于C波段或L波段；

不同的ONU光模块所发射的光信号之间，最小的频率间隔为50GHz。

进一步，所述光网络还包括：阵列波导光栅AWG；

所述AWG的上行端口与第一WDM相连，所述AWG的各下行端口分别连接一个ONU光模块；各ONU光模块发射的光信号经所述AWG的各下行端口发送到第一WDM，经第一WDM耦合到光纤，经光纤、第二WDM发送至所述OLT。

本发明实施例的ONU光模块采用了温度补偿电路，使得激光器发射的激光的中心波长避免受到温度的影响而产生较大偏移，保证发射的激光的中心波长的稳定性，从而ONU光模块发射的光信号可以达到中心波长偏移较小的效果；这样，不同的ONU光模块发射上行光信号的频率间隔可以更小，从而在光网络中可以容纳更多的上行信道，从而提高了光网络上行方向的带宽；同时，还可以减少复用同一上行信道的ONU光模块的数量，使得每个ONU光模块的上行带宽也得以提高。

进一步，本发明实施例的ONU光模块中的激光发射单元采用了CML激光器，可以将谱宽控制在0.2nm以下，并且将发射光的光谱稳定锁模在ITU-T的波长格点上，具有更优的光谱特性，可以更进一步缩小上行信道之间的间隔，更进一步提高光网络上行方向的带宽；同时，还可以更进一步减少复用同一上行信道的ONU光模块的数量，使得每个ONU光模块的上行带宽也得以更进一步提高。

进一步，本发明实施例的ONU光模块还采用了中心波长调节电路，可以对激光器发射的激光的中心波长进行调节。这种可调节激光中心波长的ONU光模块相比于现有技术的只能发射特定波长的ONU光模块，具有更佳的安装、维护的方便性，生产厂家或者运营商不必对发射不同波长的ONU光模块进行统一规划，而是生产、安装统一的ONU光模块，根据现场需求对其进行调节使之发射所需波长的激光。从而大大降低生产、安装、维护、管理成本。

附图说明

图1为现有技术的无源光网络结构示意图；

图2a为本发明实施例的ONU光模块中的激光发射单元内部结构电路框图；

图2b为本发明实施例的激光器的内部电路示意图；

图2c为本发明实施例的温度补偿电路的一种具体实现电路框图；

图2d为本发明实施例的温度补偿电路的一种具体实现电路；

图2e为本发明实施例的电压调节电路输出正脉宽较大的脉冲调制波的示意图；

图2f为本发明实施例的电压调节电路输出正脉宽较小的脉冲调制波的示意图；

图2g为本发明实施例的温度补偿电路的另一种具体实现电路框图；

图2h为本发明实施例的激光器及其驱动电路的具体电路图；

图3为本发明实施例的无源光网络的结构示意图；

图4为本发明实施例的点对点方式进行信号上行传输的无源光网络；

图5为本发明实施例的多点对一点方式进行信号上行传输的无源光网络。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。

本发明实施例的无源光网络中，不同的ONU光模块在上行方向上发射不同波长的光信号，即上行方向采用波分复用的方式发送信号，并且，还进一步缩小上行信道之间的间隔，从而扩展系统的上行信道的容量，达到提高系统上行带宽的目的。为缩小信道间隔，可以通过提高激光中心波长的稳定性来实现。

因此，本发明实施例的ONU光模块中采用温度补偿电路来提高ONU光模块发射的激光的中心波长的稳定性，减小中心波长受温度的影响，从而不同的ONU光模块在上行方向上发射不同波长的光信号时，可以缩小不同上行信道之间的间隔，而仍然保证上行光信号不互相干扰，保证上行光信号的质量；也就达到了提高光网络以及ONU光模块的上行方向的带宽的目的。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例的ONU光模块中的激光发射单元内部结构电路框图，如图2a所示，包括：激光器201及其驱动电路202、温度补偿电路203。

驱动电路202用以接收ONU系统设备发送的电信号，根据接收的电信号驱动激光器201发射特定波长的激光（光信号）。

温度补偿电路203用以根据所述激光器201内置的热电偶的阻值的变化，调节输出到所述激光器201内置的TEC的温度调节电压；输入到所述激光器201内置的TEC的温度调节电压，用以调节所述激光器201的温度。通过温度补偿电路203可以使得激光器201保持在一个稳定的温度值，避免其发射的激光的中心波长的较大漂移，从而可以缩小不同上行信道之间的间隔，达到提高光网络以及ONU光模块的上行方向的带宽的目的。

具体地，图2b示出了激光器201的内部电路示意图。图2b中的1-9表示激光器封装后的外接管脚。

在激光器201外可以与热电偶串联一个电阻，在热电偶与该电阻上加载一个稳定的电压；由于激光器201内置的热电偶的阻值通常会随着激光器201中的温度的改变而改变，温度补偿电路203通过监测激光器外、与该热电偶串联的电阻上的电压，可以了解到热电偶的阻值，进而了解到激光器201内的温度。

温度补偿电路203输出的温度调节电压通过图2b中的第1、2管脚输入到激光器201中内置的TEC（Thermoelectric cooler，半导体制冷器）。TEC根据第1、2管脚之间的电压差对激光器201进行温度调节。因此，温度补偿电路203可以通过输入到激光器201的温度调节电压的大小、正负来控制调节激光器201内的温度。而激光器201所处温度点直接影响激光器输出激光的中心波长。换言之，如果希望激光器输出激光的中心波长偏移小、稳定，则需要控制激光器的温度恒定。温度补偿电路203通过监测所述激光器201内置的热电偶的阻值的变化，从而监测到激光器201内的温度，进而根据监测的热电偶的电压调节输出到温度调节电压来实现对激光器201内的温度的控制，保持激光器201内的温度保持在某个温度值。

温度补偿电路203的一种具体实现电路的框图如图2c所示，包括：电压比较电路801和电压调节电路802、分压电路803、标准电压输出电路804。图2h中示出了一个具体的分压电路803，图2d示出了电压比较电路801、电压调节电路802、标准电压输出电路804的具体电路。

分压电路803与所述激光器201内置的热电偶串联；分压电路803具体可以是一个电阻，图2h的电阻R13即为分压电路803：电阻R13与激光器201内置的热电偶串联，2.5V的标准电压被加载到电阻R13与热电偶上。

标准电压输出电路804输出标准电压到所述分压电路以及与其串联的热电偶上。标准电压输出电路804输出的标准电压，比如可以是3V，或者2.3V的直流电压，具体电压值本领域技术人员可以根据实际情况来设定。图2d中的U8MAX8842芯片及其外围元件构成了标准电压输出电路804。U8MAX8842芯片为稳压电路芯片。U8MAX8842芯片的第6管脚输出了2.5V的标准电压被加载到分压电路803与热电偶上。

电压比较电路801的一个电压输入端，与分压电路803和激光器201内置的热电偶的连接点相连，从而可以监测到热电偶上的电压的变化，或者分压电路803上的电压的变化。由于热电偶的阻值会随着温度的改变而改变，在热电偶上的电压也会相应改变，同样，在分压电路803上的电压也会相应改变；也就是说，分压电路803上的电压的变化，或者热电偶上的电压的变化，反映了激光器201内的温度的变化。

电压比较电路801的另一个电压输入端接入参考电压。

电压比较电路801比较两个电压输入端的电压，得到两者的电压差，将电压差从其输出端输出。

图2d中的U7NCS2001芯片和U5NCS2001芯片及其外围元件构成了电压比较电路801。U7NCS2001芯片和U5NCS2001芯片都为比较器芯片。图2d中的电压比较电路801的一个电压输入端为U7NCS2001芯片的电压输入管脚3，该电压比较电路801的另一个电压输入端为U5NCS2001芯片的电压输入管脚4，该电压比较电路801的输出端为U5NCS2001芯片的电压输出管脚1。

电压调节电路802的输入端与电压比较电路801的输出端相连，其输出端与激光器201内置的TEC相连；电压调节电路802根据电压比较电路801输出的电压差，调节其输出端输出到TEC的温度调节电压。

图2d中的U6MAX8521芯片及其外围元件构成了电压调节电路802，U6MAX8521芯片为压控PWM芯片。电压调节电路802的输入端即为U6MAX8521芯片的管脚10，从图2d可以看出，电压调节电路802的输入端，即U6MAX8521芯片的管脚10与U5NCS2001芯片的电压输出管脚1相连，U6MAX8521芯片根据电压比较电路801输出的电压，进行PWM波的脉宽调制，调制后的PWM（Pulse-Width Modulation，脉宽调制）波从U6MAX8521芯片的管脚18和19输出；而U6MAX8521芯片的管脚18和19分别与激光器201的TEC-（图2b中的第1管脚）和TEC+（图2b中的第2管脚）相连，从而将调制后的PWM波输出到激光器的TEC。

例如，在需要对激光器进行升温时，电压调节电路802输出正脉宽比较大的脉冲调制波，如图2e所示；

在需要对激光器进行降温时，电压调节电路802输出正脉宽较小、负脉宽较大的脉冲调制波，如图2f所示。

温度补偿电路203的另一种具体实现电路的框图如图2g所示，包括：激光器温度确定单元1201、温度调节电压输出电路1202。

激光器温度确定单元1201具体可以是具有热电偶阻值测量功能的单片机、处理器，或者是具有电压测量功能的单片机、处理器。激光器温度确定单元1201测量激光器201内置的热电偶的阻值或电压，根据测量结果计算激光器201的当前温度值，根据计算的当前温度值与温度设定值之间的差值，增大或减小输出的调节电压。其中的温度设定值是由本领域技术人员根据实际情况设置的。

温度调节电压输出电路1202接收激光器温度确定单元1201输出的调节电压，根据接收的调节电压输出相应的电压作为温度调节电压到激光器201内置的TEC。温度调节电压输出电路1202具体可以是压控PWM电路。

进一步，激光器201具体可以是CML（chirp managed laser，啁啾管理激光器）激光器，CML激光器将发射的激光的光谱控制在0.2nm以下，进而还可以将中心波长稳定锁定在ITU-T格点上，使得中心波长的偏移在+/-0.02nm之间。这样，就可以更进一步缩小信道间隔，从而可以更进一步为网络系统扩容，提供更多的信道，以达到更进一步提高系统带宽的目的。

进一步，本发明实施例的ONU光模块中还可包括：中心波长调节电路204。

中心波长调节电路204用以接收控制指令，根据接收的控制指令输出相应的电压作为接入电压比较电路801的另一个电压输入端的参考电压。即中心波长调节电路204根据接收的控制指令，输出相应的参考电压。

中心波长调节电路204具体可以包括单片机、微控器、处理器等，中心波长调节电路204具体可以通过通信端口，如串行通信端口USB、RS232等接收控制指令，也可以通过管脚检测的开关状态来接收、获取工程人员设置的控制指令。

事实上，中心波长调节电路204输出的参考电压与激光器201发射的激光的波长之间具有对应的关系；中心波长调节电路204输出的参考电压与激光器发射的激光的波长之间的关系，技术人员可以根据经验或实验得出。例如，根据经验或实验得出的对应关系为：在温度不发生改变的情况下，若中心波长调节电路204输出的参考电压增大，则电压比较电路801得到的两个电压输入端之间的电压差会减小，从而PWM电路802减小脉冲调制电流的脉宽，导致输入激光器201的温度调节电压减小，激光器201发射的激光的波长变长；

在温度不发生改变的情况下，若中心波长调节电路204输出的参考电压减小，则电压比较电路801得到的两个电压输入端之间的电压差会增大，从而PWM电路802增大脉冲调制电流的脉宽，导致输入激光器的温度调节电压增大，激光器发射的激光的波长变短。

技术人员在得到中心波长调节电路204输出的参考电压与激光器发射的激光的波长之间的关系后，将需要激光器发射的激光的波长所对应的参考电压预置到中心波长调节电路204中。中心波长调节电路204接收的控制指令若指示输出某个波长的激光，则中心波长调节电路204输出与该波长相对应的参考电压。例如，中心波长调节电路204接收的控制指令指示输出A波长的激光，则中心波长调节电路204输出参考电压A；中心波长调节电路204接收的控制指令指示输出B波长的激光，则中心波长调节电路204输出参考电压B。中心波长调节电路204可以通过输出不同的参考电压值来实现激光器发射不同中心波长的激光。例如，中心波长调节电路204可以通过输出9个不同的参考电压值，来控制ONU光模块发射9种不同波长的激光（光信号）。

通常CML激光器工作于连续发射模式，而ONU光模块中的激光发射单元则需要工作在突发发射模式，以适应用户并不连续发送上行数据的情况。如果在ONU光模块中应用工作于连续发射模式的激光发射单元，则无法在一个较短的时间内进入正常工作状态进行光信号的正常发射。

图2b所示的激光器即为CML激光器。从图2b可以看出，CML激光器的阴极通过第4管脚和第7管脚分别通过一个电阻（RF）和电感（L1）输出。通常，驱动电路提供的偏置电流和调制电流的管脚都是与第4管脚相连。本发明发明人对现有技术的电路进行分析，发现这种连接方式应用在连续发射模式下没有问题，但是如果应用在突发发射模式下，则会导致在突发发射激光时，驱动电路提供的偏置电流在一段时间内会大量消耗在第4管脚的电阻上，从而无法为CML激光器提供足够的BIAS偏置电流，使激光器正常工作。

基于上述的分析，本发明实施例提供的激光发射单元中，如图2h所示，包括用于发射激光的激光发射二极管，以及用于探测激光的激光探测二极管。驱动电路的偏置电流提供管脚通过电感（图2h中的L1）与所述CML激光器的阴极（即激光发射二极管的阴极）相连，即驱动电路的偏置电流提供管脚与图2b中的第7管脚相连；所述驱动电路的调制电流提供管脚通过电阻（图2h中的RF）与所述CML激光器的阴极（即激光发射二极管的阴极）相连，即驱动电路的一个调制电流提供管脚与图2b中的第4管脚相连。由于采用驱动器的偏置电流走激光器的第7管脚，调制电流走激光器的第4管脚的方式，偏置电流不会消耗在第4管脚的电阻上，调制电流则不会受到电感对交流信号的阻隔作用，从而加载在激光器上，形成调制。

进一步，驱动电路的另一个调制电流提供管脚通过另一个电阻（图2h中的R4）与CML激光器的阳极（即激光发射二极管的阳极，图2b中的第3管脚）相连，这样，驱动电路输出的调制电流通过图2b中的第3管脚和第4管脚形成回路，并且与第3管脚相连的电阻（R4）可以用来匹配与第4管脚相连的电阻（RF），从而实现激光器正常工作在突发模式下。

进一步，驱动电路还用于监测流过所述CML激光器内置的PD（探测二极管）管的电流，根据监测的电流调整输出到所述CML激光器的偏置电流，保证激光器输出的光功率稳定。具体地，驱动电路通过图2b中的第6管脚可以检测到流过PD管的电流，驱动电路通过内置电阻将电流转换为电压，通过该转换的电压值驱动电路调整输出的偏置电流；若转换的电压值高于参考电压值，则减小输出的偏置电流；若转换的电压值低于参考电压值，则增加输出偏置电流；从而保证CML激光器输出的光功率稳定，不受温度等的影响而光功率漂移。

进一步，ONU光模块中还包括激光接收单元，用以接收无源光网络中的下行光信号，并将接收的光信号转换为电信号发送给ONU系统设备。ONU光模块中的激光接收单元采用现有无源光网络中常用的结构即可，为本领域技术人员所熟知的电路，此处不再赘述。

本发明实施例的无源光网络的结构示意图如图3所示，包括：光线路终端光模块OLT301、第一波分复用器WDM302、第二波分复用器WDM303、AWG（Arrayed Waveguide Grating，阵列波导光栅）304、第二AWG305、至少一个（多个）ONU（光网络单元）光模块305。

无源光网络中ONU光模块305的个数为多个；无源光网络中的ONU光模块发射不同波长的上行光信号。ONU光模块305在接收了ONU系统设备发送的电信号后，转换为光信号（即上行光信号）输出。具体地，ONU光模块的激光发射单元在接收了ONU系统设备发送的电信号后，将接收的电信号转换为特定波长的（上行）光信号输出。各ONU光模块输出的光信号经第WDM302耦合到光纤，第一WDM302与第二WDM303通过光纤相连，由各ONU光模块输出的光信号经光纤、第二WDM303发送至OLT301。

针对光纤中传输的各不同波长的上行光信号，在OLT301中分别有用以探测、接收该波长信号的激光接收单元，并将接收的光信号转换为电信号后发送给交换机。换言之，针对ONU光模块发送的各不同波长的光信号，OLT301中包括多个激光接收单元，分别用以接收每种波长的（上行）光信号，并将接收的光信号转换为电信号后发送给交换机。例如，无源光网络中的ONU光模块发射的光信号的波长（频率）有n种，则在OLT301中有n个激光接收单元分别接收ONU光模块发射的n种波长（频率）的光信号（n为自然数）。

由于ONU光模块305中的激光发射单元采用CML激光器，可以将谱宽控制在0.2nm以下，并且将发射光的光谱稳定锁模在ITU-T的波长格点上，具有更优的光谱特性，从而ONU光模块305发射的光信号可以达到谱宽较窄、中心波长偏移较小的效果；这样，不同的ONU光模块发射上行光信号的频率间隔可以更小，甚至达到间隔50GHz。从而在光网络中可以容纳更多的上行信道，可以减少复用同一上行信道的ONU光模块的数量，使得每个ONU光模块的上行带宽得以提高。

光线路终端光模块OLT301中的各激光发射单元发射的激光经第二WDM303耦合到光纤中。第一WDM302与第二WDM303通过光纤相连，由各激光发射单元发射的激光，在光纤中传输到达第二WDM303。

AWG304与第一WDM302通过光纤相连，经由第一WDM302输出的光信号进入到AWG304的上行端口后，AWG304将不同波长的光信号通过不同的下行端口分别输出。AWG304的各下行端口分别连接一个ONU光模块305。

对于无源光网络中设置有AWG304的情况，各ONU光模块305发射的光信号经AWG304的各下行端口发送到第一WDM302，经第一WDM302耦合到光纤，经光纤、第二WDM303发送至OLT301。

此外，无源光网络中OLT301的各激光发射单元发射的激光经第一WDM302耦合输入到光纤，经所述光纤传输以及所述AWG的分光后，从输出相应波长激光的端口输出到ONU光模块，ONU光模块的激光接收单元将接收的特定波长的光信号转换为电信号后，将转换的电信号输出到ONU系统设备，ONU系统设备对电信号进行处理。OLT301中的激光发射单元和激光接收单元可以采用现有无源光网络中常用的结构即可，为本领域技术人员所熟知的电路，此处不再赘述。

应用本发明实施例的ONU光模块的无源光网络，可以采用点对点方式进行信号上行传输，而不必采用现有技术的多点对一点的方式进行信号的上行传输，从而大大增加了每个ONU光模块的上行带宽。当然，本发明实施例的ONU光模块也可应用在多点对一点的上行传输方式的无源光网络中。

图4示出了一种采用点对点方式进行信号上行传输的无源光网络；其中包括m个ONU光模块（m为自然数），各ONU光模块发射的光信号的波长均不相同，即m个ONU光模块发射m个不同波长的光信号；这样，无源光网络中具有m个上行信道。在OLT中包括有m个激光接收单元分别对应m个ONU光模块，其中，激光接收单元接收的光信号的波长与其对应的ONU光模块所发射的光信号的波长相同。

假设m为180，则从第1光网络单元光模块到第180光网络单元光模块的激光发射单元所发射的激光（光信号）的波长（频率）位于L波段，如下表1所示：

表1

光网络单元光模块	发射的激光的频率(THz)	发射的激光的波长（nm）
			第1光网络单元光模块	195.90	1530.33
第2光网络单元光模块	195.85	1530.72
			第3光网络单元光模块	195.80	1531.12
......
			第178光网络单元光模块	184.60	1624.01
第179光网络单元光模块	184.55	1624.45
			第180光网络单元光模块	184.30	1624.89

从上表可以看出不同的光网络单元光模块发射的光信号，最小频率间隔可以达到50GHz，波长间隔可以达到0.4nm，大大扩展了光网络中的上行带宽，而且每个光网络单元光模块不必与其它光网络单元光模块复用上行信道，因此，每个光网络单元光模块的上行带宽也大大提高了。

当然，ONU光模块发射的光信号的波长也可位于L波段。

图5示出了一种采用多点对一点方式进行信号上行传输的无源光网络；其中包括f个ONU光模块（f为自然数），f个ONU光模块发射g种不同波长的光信号（g为小于f、且大于等于2的自然数）。这样，该无源光网络中具有g个上行信道，最多两个光网络单元光模块复用一个上行信道。在OLT中包括有g个激光接收单元分别接收g种不同波长的光信号，并将接收的光信号转换为电信号后发送给交换机进行处理。在图5的无源光网络中，最多两个光网络单元光模块复用一个上行信道，因此，相比于现有技术，光网络单元光模块的上行带宽大大提高了。

本发明实施例的ONU光模块采用了温度补偿电路，使得激光器发射的激光的中心波长避免受到温度的影响而产生较大偏移，保证发射的激光的中心波长的稳定性，从而ONU光模块发射的光信号可以达到中心波长偏移较小的效果；这样，不同的ONU光模块发射上行光信号的频率间隔可以更小，从而在光网络中可以容纳更多的上行信道，从而提高了光网络上行方向的带宽；同时，还可以减少复用同一上行信道的ONU光模块的数量，使得每个ONU光模块的上行带宽也得以提高。

进一步，本发明实施例的ONU光模块中的激光发射单元采用了CML激光器，可以将谱宽控制在0.2nm以下，并且将发射光的光谱稳定锁模在ITU-T的波长格点上，具有更优的光谱特性，可以更进一步缩小上行信道之间的间隔，更进一步提高光网络上行方向的带宽；同时，还可以更进一步减少复用同一上行信道的ONU光模块的数量，使得每个ONU光模块的上行带宽也得以更进一步提高。

进一步，本发明实施例的ONU光模块还采用了中心波长调节电路，可以对激光器发射的激光的中心波长进行调节。这种可调节激光中心波长的ONU光模块相比于现有技术的只能发射特定波长的ONU光模块，具有更佳的安装、维护的方便性，生产厂家或者运营商不必对发射不同波长的ONU光模块进行统一规划，而是生产、安装统一的ONU光模块，根据现场需求对其进行调节使之发射所需波长的激光。从而大大降低生产、安装、维护、管理成本。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种光网络单元光模块，其中包括激光发射单元，其特征在于，所述激光发射单元包括：

激光器及其驱动电路，所述驱动电路用以接收ONU系统设备发送的电信号，根据接收的电信号驱动所述激光器进行激光发射，其中，所述激光器内置半导体制冷器；

温度补偿电路，用以根据所述激光器内置的热电偶的阻值的变化，调节输出到所述激光器内置的半导体制冷器的温度调节电压；

所述温度补偿电路具体包括：

激光器温度确定单元，用于测量所述激光器内置的热电偶的阻值或电压，根据测量结果计算所述激光器的当前温度值；并根据计算的当前温度值与温度设定值之间的差值，增大或减小输出的调节电压；

温度调节电压输出电路，用于接收激光器温度确定单元输出的调节电压，根据接收的调节电压输出相应的电流作为所述温度调节电压；

温度补偿电路输出的温度调节电压通过两个管脚输入到所述半导体制冷器，所述半导体制冷器根据所述两个管脚之间的电压差对激光器进行温度调节。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述温度补偿电路具体包括：

分压电路，与所述激光器内置的热电偶串联；

标准电压输出电路，用以输出标准电压到所述分压电路以及与其串联的热电偶上；

电压比较电路，其一个电压输入端，与所述分压电路和所述热电偶的连接点相连，用以获取所述分压电路上的电压，另一个电压输入端接入参考电压；所述电压比较电路比较两个电压输入端的电压，得到两者的电压差，将电压差从其输出端输出；

电压调节电路，其输入端与所述电压比较电路的输出端相连，根据所述电压比较电路输出的电压差，调节其输出端输出的所述温度调节电压。

3.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，还包括：

中心波长调节电路，用以接收控制指令，根据接收的控制指令输出相应的电压作为所述参考电压到所述电压比较电路的另一个电压输入端。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，

所述驱动电路的偏置电流提供管脚通过电感与所述激光器中的激光发射二极管的阴极相连；所述驱动电路的一个调制电流提供管脚通过第一电阻与所述激光器中的激光发射二极管的阴极相连。

5.如权利要求4所述的光模块，其特征在于，

所述驱动电路的另一个调制电流提供管脚通过第二电阻与所述激光器中的激光发射二极管的阳极相连，并且第二电阻与第一电阻匹配。

6.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，

所述驱动电路还用于监测流过所述激光器内置的PD管的电流，根据监测的电流调整输出到所述激光器的偏置电流，保证激光器输出的光功率稳定。

7.如权利要求1-6任一所述的光模块，其特征在于，所述激光器为CML激光器。

8.如权利要求7所述的光模块，其特征在于，其采用SFP封装形式，其管脚定义与现有的ONU光模块的管脚定义相兼容。

9.如权利要求8所述的光模块，其特征在于，还包括：

激光接收单元，用以接收无源光网络中的下行光信号，并将接收的光信号转换为电信号发送给ONU系统设备。

10.一种无源光网络，包括：光线路终端光模块OLT、第一波分复用器WDM、第二波分复用器WDM、多个ONU光模块；

其中，所述ONU光模块中的激光发射单元包括激光器及其驱动电路，以及温度补偿电路；所述激光发射单元的驱动电路用以接收ONU系统设备发送的电信号，根据接收的电信号驱动CML激光器发射特定波长的光信号；所述温度补偿电路用以根据所述激光器内置的热电偶的阻值的变化，调节输出到所述激光器内置的半导体制冷器的温度调节电压；不同ONU光模块发射的光信号的波长不同；

其中，所述温度补偿电路具体包括：

激光器温度确定单元，用于测量所述激光器内置的热电偶的阻值或电压，根据测量结果计算所述激光器的当前温度值；并根据计算的当前温度值与温度设定值之间的差值，增大或减小输出的调节电压；

温度调节电压输出电路，用于接收激光器温度确定单元输出的调节电压，根据接收的调节电压输出相应的电流作为所述温度调节电压；

温度补偿电路输出的温度调节电压通过两个管脚输入到所述半导体制冷器，所述半导体制冷器根据所述两个管脚之间的电压差对激光器进行温度调节；

各ONU光模块发射的光信号经第一WDM耦合到光纤，经光纤、第二WDM传输至所述OLT；

针对ONU光模块发射的不同波长的光信号，所述OLT中包括多个激光接收单元，分别用以接收每种波长的光信号，并将接收的光信号转换为电信号后发送给交换机。

11.如权利要求10所述的光网络，其特征在于，所述ONU光模块发射的光信号的波长位于C波段或L波段；

不同的ONU光模块所发射的光信号之间，最小的频率间隔为50GHz。

12.如权利要求10或11所述的光网络，其特征在于，还包括：阵列波导光栅AWG；

所述AWG的上行端口与第一WDM相连，所述AWG的各下行端口分别连接一个ONU光模块；各ONU光模块发射的光信号经所述AWG的各下行端口发送到第一WDM，经第一WDM耦合到光纤，经光纤、第二WDM发送至所述OLT。