CN103098390A - 无源光网络 - Google Patents
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Abstract
光传送器装置（10）包括反射式光放大器（12）、驱动器（14）、分光器（16）、偏振补偿装置（18）以及光路由器（20）。反射式光放大器安排为接收光种子信号。驱动器安排为生成驱动信号，该驱动信号安排为使反射式光放大器放大光种子信号来形成光信号。分光器安排为接收光信号并且分离光信号的一部分来形成另外的光信号。偏振补偿装置安排为接收该另外的光信号并且将该另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号。光路由器安排为接收该另外的光种子信号并且将该另外的光种子信号引导到反射式光放大器用于由此放大。
Description
技术领域
本发明涉及光传送器装置、无源光网络远程节点、光网络元件以及无源光网络。本发明还涉及形成光信号的方法。
背景技术
波分复用无源光网络（WDM-PON）的有效部署与无色收发器（即，可以被透明地操作到WDM信道的终端）的可用性紧紧联系。由于普通的光电接收器在1300-1500 nm窗口中具有几乎平坦的响应，所以无色终端的实现集中在无色传送器的实现上。
已提出直接调制自供种子反射式半导体光放大器（R-SOA）作为用于WDM-PON中的上行链路传送器。一个提出的基于R-SOA的无色传送器使用由WDM-PON中的所有光网络单元（ONU）共享的镜（Wong et al, Directly Modulated Self-Seeding Reflective Semiconductor Optical Amplifiers as Colorless Transmitters in Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Networks（直接调制自供种子反射式半导体光放大器作为波分复用无源光网络中的无色传送器）, Journal of Lightwave Technology, volume 25, number 1, 2007）。对于每个ONU，该镜形成包含R-SOA、波长复用器（WDM-MUX）、以及分出（drop）光纤的腔。自供种子的初始化关键取决于由镜、WDM-MUX以及分出光纤所引入的损耗。然而，由Wong提出的解决方案遭受这样的问题：自供种子是偏振敏感的。如果ONU中的R-SOA具有不可忽略的偏振依赖增益（PDG），则偏振依赖性可以是关键参数；可以实际地期望低成本和无冷却的R-SOA表现高达20 dB的PDG。分出光纤中的随机偏振波动还可具有很大的影响。
发明内容
目标是提供改进的光传送器装置。另外的目标是提供改进的无源光网络远程节点。另外的目标是提供改进的光网络元件。另外的目标是提供改进的无源光网络。另外的目标是提供改进的形成光信号的方法。
本发明的第一方面提供一种光传送器装置，包括反射式光放大器、驱动器、分光器、偏振补偿装置以及光路由器。反射式光放大器安排为接收光种子（seed）信号。驱动器安排为生成驱动信号，该驱动信号安排为使反射式光放大器放大光种子信号来形成光信号。分光器安排为接收光信号并且分离光信号的一部分来形成另外的光信号。偏振补偿装置安排为接收该另外的光信号。偏振补偿装置还安排为将该另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号。光路由器安排为接收该另外的光种子信号并且将该另外的光种子信号引导到反射式光放大器用于由此放大。
因此可提供光传送器装置，该光传送器装置是自供种子的并且其中种子信号的偏振可以是受控的。这可减少光传送器装置的偏振依赖性并且可允许发生在反射式光放大器和分光器或光路由器之间的偏振波动被补偿。控制种子信号的偏振可以改进反射式光放大器的操作。
在一实施例中，偏振补偿装置包含法拉第旋转镜（rotator mirror）。使用法拉第旋转镜可确保光种子信号具有对于光信号的正交偏振状态。光信号所经历的任何偏振波动将发生在远比光信号和另外的光种子信号的飞行时间慢的时间尺度上，因此每隔一地另外的光种子信号将具有相同的偏振状态，而不管传送期间所经历的偏振波动。每隔一地具有相同的偏振状态的光种子信号的结果是可以优化自供种子过程。
在一实施例中，偏振补偿装置还包括光放大器，该光放大器安排为放大另外的光信号和另外的光种子信号中的一个。提供光放大器可以使具有较低饱和增益的反射式光放大器能够被使用。
在一实施例中，偏振补偿装置包含偏振补偿器，该偏振补偿器安排为将偏振旋转90度。这可以确保在每个往返行程期间，光用正交偏振状态来返回它的光路径。光传送器装置将在远比往返行程时间慢的时间尺度上经历偏振波动，因此每两个往返行程光将用相同的偏振状态来重新进入反射式光放大器，而不管光传送器装置中的偏振波动。每隔一地具有相同的偏振状态的光种子信号的结果是可以优化自供种子过程。
在一实施例中，光路由器包含包括多个端口的光复用器/解复用器。光传送器装置包含所述多个反射式光放大器以及所述多个驱动器。每个反射式光放大器耦合到光复用器/解复用器的相应端口。每个反射式光放大器安排为接收相应光种子信号。每个驱动器安排为生成相应驱动信号，该相应驱动信号安排为使相应反射式光放大器放大相应光种子信号来形成相应光信号。
偏振补偿装置可用于控制多个光信号的偏振。
在一实施例中，每个光信号具有不同的波长。
在一实施例中，反射式光放大器包含反射式半导体光放大器。
在一实施例中，驱动器还安排为接收要传送的业务并且驱动信号还安排为使反射式半导体光放大器将业务施加到光种子信号来形成业务承载光信号。
在一实施例中，分光器包含光耦合器。在一实施例中，耦合器具有99：1的耦合比。在一实施例中，光路由器包含所述光耦合器。在一实施例中，光复用器/解复用器包含阵列式波导光栅。
本发明的第二方面提供一种无源光网络远程节点，包括：分光器、偏振补偿装置、光输出以及光路由器。分光器安排为接收上游光信号并且分离光信号的一部分来形成另外的光信号。偏振补偿装置安排为接收该另外的光信号。偏振补偿装置还安排为将该另外的光信号的偏振旋转预定量来形成光种子信号。光路由器安排为接收光种子信号并且将光种子信号路由到光输出。
无源光网络远程节点可以控制种子信号的偏振。这可减少安排为接收种子信号的反射式光放大器的偏振依赖性并且可允许上游光信号所经历的偏振波动被补偿。控制种子信号的偏振可以改进安排为接收种子信号的反射式光放大器的操作。
在一实施例中，偏振补偿装置包含法拉第旋转镜。使用法拉第旋转镜可确保光种子信号具有对于上游光信号的正交偏振状态。上游光信号所经历的任何偏振波动将发生在远比上游光信号到节点的飞行时间和从节点到远程光网络单元的种子信号的飞行时间慢的时间尺度上，因此每隔一地种子信号将具有相同的偏振状态，而不管传送期间所经历的偏振波动。
在一实施例中，偏振补偿装置还包括光放大器，该光放大器安排为放大另外的光信号和光种子信号中的一个。因此，可以与较低光功率上游光信号一起使用远程节点。
在一实施例中，偏振补偿装置包含偏振补偿器，该偏振补偿器安排为将偏振旋转90度。
在一实施例中，分光器安排为接收多个上游光信号并且分离每个所述光信号的一部分来形成相应另外的光信号。偏振补偿装置安排为接收每个另外的光信号。偏振补偿装置还安排为将每个另外的光信号的偏振旋转预定量来形成相应光种子信号。光路由器包含光复用器/解复用器，该光复用器/解复用器包括耦合到分光器的第一端口和所述多个另外的端口。每个另外的端口安排为输送相应光种子信号。偏振补偿装置可用于控制多个光种子信号的偏振。
在一实施例中，每个上游光信号具有不同的波长。
在一实施例中，分光器包含光耦合器。在一实施例中，耦合器具有99：1的耦合比。在一实施例中，光路由器包含所述光耦合器。在一实施例中，光复用器/解复用器包含阵列式波导光栅。
本发明的第三方面提供一种包括光传送器装置的光网络元件。光传送器装置包含反射式光放大器、驱动器、分光器、偏振补偿装置以及光路由器。反射式光放大器安排为接收光种子信号。驱动器安排为生成驱动信号，该驱动信号安排为使反射式光放大器放大光种子信号来形成光信号。分光器安排为接收光信号并且分离光信号的一部分来形成另外的光信号。偏振补偿装置安排为接收该另外的光信号。偏振补偿装置还安排为将该另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号。光路由器安排为接收该另外的光种子信号并且将该另外的光种子信号引导到反射式光放大器用于由此放大。
由此可提供光网络元件，该光网络元件是自供种子的并且其中种子信号的偏振可以是受控的。这可减少光传送器装置的偏振依赖性并且可允许发生在反射式光放大器和分光器或光路由器之间的偏振波动被补偿。控制种子信号的偏振可以改进反射式光放大器的操作。
在一实施例中，偏振补偿装置包含法拉第旋转镜。使用法拉第旋转镜可确保另外的光种子信号具有对于光信号的正交偏振状态。光传送器装置将在远比光信号和另外的光种子信号的飞行时间慢的时间尺度上经历偏振波动，因此每隔一地另外的光种子信号将用相同的偏振状态来进入反射式光放大器，而不管光传送器装置中的偏振波动。每隔一地具有相同的偏振状态的光种子信号的结果是可以优化自供种子过程。
在一实施例中，偏振补偿装置还包括光放大器，该光放大器安排为放大另外的光信号和另外的光种子信号中的一个。提供光放大器可以使具有较低饱和增益的反射式光放大器能够被使用。
在一实施例中，偏振补偿装置包含偏振补偿器，该偏振补偿器安排为将偏振旋转90度。
在一实施例中，光路由器包含包括多个端口的光复用器/解复用器。光传送器装置包含所述多个反射式光放大器以及所述多个驱动器。每个反射式光放大器耦合到光复用器/解复用器的相应端口。每个反射式光放大器安排为接收相应光种子信号。每个驱动器安排为生成相应驱动信号，该相应驱动信号安排为使相应反射式光放大器放大相应光种子信号来形成相应光信号。
偏振补偿装置可用于控制多个光种子信号的偏振。
在一实施例中，每个光信号具有不同的波长。
在一实施例中，反射式光放大器包含反射式半导体光放大器。
在一实施例中，驱动器还安排为接收要传送的业务并且驱动信号还安排为使反射式半导体光放大器将业务施加到光种子信号来形成业务承载光信号。
在一实施例中，分光器包含光耦合器。在一实施例中，耦合器具有99：1的耦合比。在一实施例中，光路由器包含所述光耦合器。在一实施例中，光复用器/解复用器包含阵列式波导光栅。
本发明的第四方面提供一种无源光网络，包括：光网络单元、远程节点以及耦合于光网络单元与远程节点之间的分出光纤。光网络单元包含反射式光放大器和驱动器。反射式光放大器安排为接收光种子信号。驱动器安排为生成驱动信号，该驱动信号安排为使反射式光放大器放大光种子信号来形成光信号。远程节点包含分光器、偏振补偿装置以及光路由器。分光器安排为接收光信号并且分离光信号的一部分来形成另外的光信号。偏振补偿装置安排为接收该另外的光信号。偏振补偿装置还安排为将该另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号。光路由器安排为接收该另外的光种子信号并且将该另外的光种子信号引导到反射式光放大器。
由此无源光网络可以是自供种子的并且种子信号的偏振可以是受控的。这可减少反射式光放大器的偏振依赖性并且可允许发生在无源光网络内的偏振波动被补偿。控制种子信号的偏振可以改进反射式光放大器的操作。
在一实施例中，偏振补偿装置包含法拉第旋转镜。使用法拉第旋转镜可确保在每个光信号和另外的光种子信号的传送期间，光用正交偏振状态穿过无源光网络而返回它的光路径。分出光纤将在远比传送时间慢的时间尺度上引起偏振波动，因此每隔一地另外的光种子信号将用相同的偏振状态来重新进入反射式光放大器，而不管分出光纤中的偏振波动。每隔一地具有相同的偏振状态的光种子信号的结果是可以优化自供种子过程。
在一实施例中，偏振补偿装置还包括光放大器，该光放大器安排为放大另外的光信号和另外的光种子信号中的一个。提供光放大器可以使具有较低饱和增益的反射式光放大器能够被使用。
在一实施例中，偏振补偿装置包含偏振补偿器，该偏振补偿器安排为将偏振旋转90度。
在一实施例中，无源光网络包含多个光网络单元和所述多个分出光纤。每个分出光纤耦合在远程节点和相应光网络单元之间。每个光网络单元形成相应光信号。
在一实施例中，分光器安排为接收多个光信号并且分离每个所述光信号的一部分来形成相应另外的光信号。偏振补偿装置安排为接收每个另外的光信号。偏振补偿装置还安排为将每个另外的光信号的偏振旋转预定量来形成相应光种子信号。光路由器包含光复用器/解复用器，该光复用器/解复用器包括耦合到分光器的第一端口和所述多个另外的端口。每个另外的端口安排为输送相应光种子信号。偏振补偿装置可用于控制多个光种子信号的偏振。
在一实施例中，每个光信号具有不同的波长。
在一实施例中，分光器包含光耦合器。在一实施例中，耦合器具有99：1的耦合比。
在一实施例中，光复用器/解复用器包含阵列式波导光栅。
在一实施例中，反射式光放大器包含反射式半导体光放大器。
在一实施例中，每个驱动器还安排为接收要传送的业务并且驱动信号还安排为使相应反射式半导体光放大器将业务施加到相应光种子信号来形成业务承载光信号。
本发明的第五方面提供一种形成光信号的方法。该方法包含在反射式光放大器接收光种子信号。然后放大光种子信号来形成光信号。该方法还包括分离光信号来形成另外的光信号。将另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号。将另外的光种子信号输送到反射式光放大器用于由此放大。
因此由自供种子形成光信号并且种子信号的偏振可以是受控的。这可减少反射式光放大器的偏振依赖性并且可允许光信号所经历的偏振波动被补偿。控制种子信号的偏振可以改进反射式光放大器的操作。
在一实施例中，由法拉第旋转镜来旋转偏振。使用法拉第旋转镜可确保在每个光信号和另外的光种子信号的传送期间，光用正交偏振状态来返回它的光路径。光信号所经历的偏振波动将发生在远比传送时间慢的时间尺度上，因此每隔一地另外的光种子信号将用相同的偏振状态来重新进入反射式光放大器，而不管偏振波动。每隔一地具有相同的偏振状态的光种子信号的结果是可以优化自供种子过程。
在一实施例中，由偏振补偿器来旋转偏振，该偏振补偿器安排为将偏振旋转90度。
在一实施例中，反射式光放大器包含反射式半导体光放大器。
在一实施例中，该方法包含在所述多个反射式光放大器接收多个光种子信号。然后放大每个光种子信号来形成相应光信号。该方法还包括分离每个光信号来形成相应另外的光信号。将每个另外的光信号的偏振旋转预定量来形成所述多个另外的光种子信号。将该另外的光种子信号输送到相应反射式光放大器用于由此放大。该方法可用于控制多个另外的光种子信号的偏振。
在一实施例中，每个光信号具有不同的波长。
本发明的第六方面提供一种具有实施在其中的计算机可读指令的数据载体。所述计算机可读指令用于提供对处理器上的可用资源的访问。计算机可读指令包含指令来使处理器执行形成光信号的方法的任何以上步骤。
现在将参考附图，仅以示例的方式来描述本发明的实施例。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的光传送器装置的示意表示；
图2是根据本发明的第二实施例的光传送器装置的示意表示；
图3是根据本发明的第三实施例的光传送器装置的示意表示；
图4是根据本发明的第四实施例的无源光网络远程节点的示意表示；
图5是根据本发明的第五实施例的无源光网络远程节点的示意表示；
图6是根据本发明的第六实施例的无源光网络远程节点的示意表示；
图7是根据本发明的第七实施例的光网络元件的示意表示；
图8是根据本发明的第八实施例的光网络元件的示意表示；
图9是根据本发明的第九实施例的光网络元件的示意表示；
图10是根据本发明的第十实施例的无源光网络的示意表示；
图11是根据本发明的第十一实施例的无源光网络的示意表示；
图12是根据本发明的第十二实施例的无源光网络的示意表示；
图13是表示根据本发明的第十三实施例的无源光网络的实验装备的示意表示；
图14示出a）（方形数据点）作为图13的无源光网络的每信道的输出功率（功率）的函数的位错误率（BER）以及b）（圆形数据点）作为其中用普通镜来替换图13的法拉第旋转镜的输出功率的函数的对应BER的图表；
图15示出作为用普通镜来替换法拉第旋转镜的图13的无源光网络的时间的函数的BER；
图16示出用普通镜来替换法拉第旋转镜的图13的无源光网络的眼图；
图17示出作为图13的无源光网络的时间的函数的BER；
图18示出图13的无源光网络的眼图；
图19是表示根据本发明的第十四实施例的无源光网络的实验装备的示意表示；
图20示出a）（方形数据点）作为背靠背配置中的图19的无源光网络的每信道的输出功率（接收功率）的函数的位错误率（BER）以及b）（圆形数据点）作为在沿着支线光纤的传播之后的输出功率的函数的对应BER的图表；
图21示出穿过图19的无源光网络传播的C波段中的32个WDM信道的眼图（左上：信道波长为1535.2nm；右下：信道波长为1559.78nm）；
图22示出图23的32个信道中的每个的a）（方形数据点）输出功率以及b）质量（Q）（圆形数据点）；
图23示出图23的WDM信道的光谱；
图24示出根据本发明的第十五实施例的形成光信号的方法的步骤；
图25示出根据本发明的第十六实施例的形成光信号的方法的步骤；
图26示出根据本发明的第十七实施例的形成光信号的方法的步骤；以及
图27示出根据本发明的第十八实施例的形成光信号的方法的步骤。
具体实施方式
参考图1，本发明的第一实施例提供光传送器装置10，该光传送器装置10包括反射式光放大器12、驱动器14、分光器16、偏振补偿装置18以及光路由器20。
反射式光放大器12安排为接收光种子信号。驱动器14安排为生成驱动信号22，该驱动信号22安排为使反射式光放大器12放大光种子信号来形成光信号24。分光器16安排为接收光信号24并且分离光信号的一部分来形成另外的光信号26。偏振补偿装置18安排为接收该另外的光信号26。偏振补偿装置18安排为将该另外的光信号26的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号28。光路由器20安排为接收该另外的光种子信号28并且将该另外的光种子信号28引导到反射式光放大器12用于放大。
在此示例中，偏振补偿装置18包含法拉第旋转镜（FRM）。
在使用中，反射式光放大器接收光种子信号并且由驱动信号22驱动来放大光种子信号以形成光信号24。由分光器16接收光信号并且分离光信号24的一部分来形成另外的光信号26。由FRM 18接收该另外的光信号26，FRM 18旋转该另外的光信号的偏振并且反射它来形成另外的光种子信号。如本领域技术人员将公知的，FRM在通过法拉第旋转器的第一路径上将光信号旋转45°，在镜上反射光信号并且在通过法拉第旋转器的第二路径上将光信号再旋转45°来产生90°的总偏振旋转。
光传送器装置10安排为在传送带宽内的波长上形成光信号。在此示例中，传送带宽包含电信C波段（1530-1565nm）。FRM 18安排为在跨整个传送带宽的波长上将另外的光信号的偏振旋转90°。传送带宽可以备选地包含电信L波段（1565-1625nm），其中FRM 18安排为在那些波长上操作。
光路由器20将另外的光种子信号28引导到反射式光放大器12用于放大。如所描述的，可以从FRM 18提供初始的光种子信号，或初始的光种子信号可包括反射式光放大器12内的放大的自发发射（ASE）噪声。
光传送器装置10可以用非常低的成本来提供适于WDM-PON操作的自调谐激光源。如以后更详细地讨论的，光传送器装置可以跨整个C波段或L波段透明地工作。它可以解决与通过WDM-PON中的支线光纤生成的不可控制的反射相关联的功率恶化的问题。实际上，每个反射有利于自供种子，并且因此改善传送性能。
如图2中所示的，本发明的第二实施例提供光传送器装置30。本实施例的光传送器装置30类似于图1的光传送器装置10，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在本实施例中，偏振补偿装置包含安排为将另外的光信号的偏振旋转90°的偏振补偿器32来形成另外的光种子信号。偏振补偿器32安排为在跨整个传送带宽的波长上将另外的光信号的偏振旋转90°+/-1°。图3示出根据本发明的第三实施例的光传送器装置40。光传送器装置40类似于图1的光传送器装置10，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在本实施例中，分光器16包含具有99：1的分束比的光耦合器，以使另外的光信号26包含光信号24的百分之一。反射式光放大器12包含反射式半导体光放大器（RSOA）。
本实施例的光传送器40是全光纤器件。
光路由器包含光复用器/解复用器（MUX）42。MUX 42包含多个端口44、46。光传送器装置40包含多个反射式光放大器12以及对应多个驱动器14，每个安排为生成相应驱动信号22。每个光放大器12耦合到MUX 42的一侧上的相应端口44并且MUX 42的另一侧上的端口46耦合到分光器16。分光器16安排为接收所述多个光信号并且分离每个光信号的一部分来形成所述多个另外的光信号。
FRM 18接收并且旋转所述多个另外的光信号26中的每个的偏振来形成所述多个另外的光种子信号28。
光传送器40包含全光回路，其中所有RSOA 12共享FRM 18。可以用完全无色以及偏振依赖的方式来操作光传送器40。通过提供每隔一地另外的光种子信号（种子信号）用相同的初始偏振来进入R-SOA 12，可以最佳化自供种子过程。FRM 18确保在每个往返行程（从R-SOA 12到FRM 18并回来）期间，另外的光种子信号用正交偏振状态返回腔，该腔包括耦合器16、MUX 42，并且连接光纤。由于腔的偏振转移矩阵在远比往返行程时间慢的时间尺度上改变，所以它得到保持。因此每两个往返行程，（另外的）光种子信号用相同的偏振状态来进入R-SOA，而不管偏振转移矩阵的暂时改变。
使用FRM 18可以补偿RSOA 12的剩余偏振依赖增益。这可提供无错误操作而不管随机偏振波动。
光传送器装置40可提供简单、无源无色的传送器，其中最小化对自供种子的偏振影响，并且因此可以跨整个C波段优化RSOA 12的性能。
如图4中所示的，本发明的第四实施例提供无源光网络（PON）远程节点50。远程节点50包含分光器52、偏振补偿装置54、光路由器56以及光输出58。
分光器52安排为接收上游光信号并且分离光信号的一部分来形成另外的光信号。偏振补偿装置54安排为接收另外的光信号。偏振补偿装置54安排为将另外的光信号的偏振旋转预定量来形成光种子信号。光路由器56安排为接收光种子信号并且将它路由到光输出58。
在此示例中，偏振补偿装置54包含法拉第旋转镜（FRM）。FRM 54安排为旋转另外的光信号的偏振并且反射另外的光信号来形成光种子信号。
在使用中，在远程节点50的分光器52接收上游光信号。分光器52分离光信号的一部分来形成另外的光信号，该另外的光信号在分光器的第一端口52a输出，而上游光信号的剩余部分在分光器的第二端口52b输出。FRM 54安排为从分光器52接收另外的光信号。FRM 54安排为将另外的光信号的偏振旋转预定量并且反射该另外的光信号来形成光种子信号。光种子信号被光路由器56路由到光输出58，用于向前的下游传送。
如图5中所示的，本发明的第五实施例提供PON远程节点60。本实施例的节点60类似于以前的实施例的节点50，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在本实施例中，偏振补偿装置包含偏振补偿器62，该偏振补偿器62安排为将另外的光信号的偏振旋转90°并且引导光种子信号回到光路由器56。
图6中示出根据本发明的第六实施例的PON远程节点70。本实施例的节点70类似于图4的节点50，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在本实施例中，分光器包含光耦合器52并且光路由器包含光复用器/解复用器（MUX）72。MUX 72包含耦合到分光器52的第一端口74以及多个另外的端口76。另外的端口76中的每个安排为接收相应上游光信号，将上游光信号中的每个路由到第一端口74并且在分光器52接收。分光器52安排为分离上游光信号中的每个的一部分来形成相应另外的光信号，从分光器的第一端口52a输出。在分光器的第二端口52b输出每个上游光信号的剩余部分。如以上所描述的，FRM 54安排为接收每个另外的光信号并且旋转每个另外的光信号的偏振来形成相应光种子信号。将光种子信号引导回到分光器52和MUX 72，其中它们被路由到它们的相应端口76用于向前的下游传送。
图7示出根据本发明的第七实施例的光网络元件80。如图1中所示的，光网络元件80包含光传送器装置10。
如图8中所示的，本发明的第八实施例提供光网络元件90。如图2中所示的，光网络元件90包含光传送器装置30。
在图9中示出根据本发明的第九实施例的光网络元件100。
光网络元件100包含如图3所示的光传送器装置40，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在本实施例中，光接收器104另外耦合到MUX 42的每个端口44。
如图10中所示的，本发明的第十实施例提供无源光网络（PON）110。PON 110包含光网络单元（ONU）112、远程节点118以及耦合于ONU 112与远程节点118之间的分出光纤126。
ONU 112包含反射式光放大器114和驱动器116。反射式光放大器114安排为接收光种子信号。驱动器116安排为生成驱动信号128，该驱动信号128安排为使反射式光放大器114放大光种子信号来形成光信号。
远程节点118包含分光器120、偏振补偿装置122以及光路由器124。分光器120安排为接收来自ONU 112的光信号，并且分离光信号的一部分来形成另外的光信号。另外的光信号被输送到分光器的第一端口120a并且光信号的剩余部分被输送到分光器的第二端口120b。在此示例中的偏振补偿装置包含法拉第旋转镜（FRM）122。FRM 122安排为接收另外的光信号。如以上所描述的，FRM安排为将另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号。光路由器124安排为接收另外的光种子信号并且将另外的光种子信号引导到反射式光放大器114。光路由器124a的输出耦合到分出光纤126，该分出光纤126将另外的光种子信号输送到ONU 112和反射式光放大器114。
如图11中所示的，本发明的第十一实施例提供PON 130。PON 130类似于图10的PON 110，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在本实施例中，偏振补偿装置包含偏振补偿器132，安排为将另外的光信号的偏振旋转90度。
如图12中所示的，本发明的第十二实施例提供PON 140。PON 140类似于图10的PON 110，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在本实施例中，分光器120包含光耦合器并且光路由器包含复用器/解复用器（MUX）142。MUX 142包含耦合到光耦合器120的第一端口144以及多个另外的端口146。
PON 140包含所述多个ONU 112。每个ONU 112通过相应分出光纤126耦合到MUX 142的相应另外的端口146。每个分出光纤126将相应光信号输送到MUX 142并且多个光信号被输送到光耦合器120。光耦合器120分离每个光信号的一部分来形成所述多个另外的光信号。另外的光信号被输送到耦合器120的第一端口120a并且每个光信号的剩余部分被输送到光耦合器的第二端口120b。
如以上所描述的，FRM 122安排为接收每个另外的光信号并且旋转每个另外的光信号的偏振并且反射每个另外的光信号来形成另外的光种子信号。另外的光种子信号被输送到MUX 142，其中它们被路由到它们的相应另外的端口146并且经由它们的相应分出光纤126被输送到相应ONU 112和相应反射式光放大器114。
图13示出表示根据本发明的第十三实施例的PON 150的实验装备。PON 150类似于图12的PON 140，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在此示例中，反射式光放大器包含反射式半导体光放大器（RSOA）114。RSOA具有3dBm的输出饱和功率、20dB的小信号增益以及2.5dB的不饱和偏振依赖增益。驱动器116（未示出）安排为生成包括1.25 Gb/s NRZ PRBS 231-1序列的驱动信号。RSOA 104具有7dB的输出消光比。
此外，ONU 112包含接收器154以及安排为分开下游和上游光信号的C/L波段滤波器152。分出光纤126具有1km的长度并且配备有安排为仿真偏振波动的偏振扰乱器（PS）156。偏振扰乱器156被驱动来随机改变偏振状态。
在此示例中，MUX 142包含阵列式波导光栅（AWG），其具有4dB插入损耗和在200GHz信道间隔的32个信道。光耦合器120是安排为分离1%的光信号来形成另外的光信号的99：1耦合器。
PON 150还包括光线路终端（OLT）158。OLT 158通过支线光纤168耦合到远程节点148，支线光纤168包括25km的标准电信单模光纤（SMF）。OLT 158包含解复用器（DEMUX）166，该DEMUX 166包括另外的AWG。DEMUX 166包含耦合到支线光纤168的第一端口167以及每个都经由第二C/L波段滤波器164耦合到传送器160和接收器162的多个另外的端口169。
图14示出作为PON 150的每信道的输出功率的函数的位错误率（BER）（方形数据点），其中偏振补偿装置包含FRM 122。偏振扰乱器安排为以6GHz的频率改变偏振状态。
为了比较，示出作为用普通镜来替换FRM 122的PON 150的输出信道功率的函数的BER（圆形数据点）。可以看出，当PON 150包含FRM 122时，实现显著较低的BER。
图15示出作为具有用普通镜来替换FRM 122的PON 150的时间的函数的BER。图16示出具有用普通镜来替换FRM 122的PON 150的眼图。
图17示出作为PON 150的时间的函数的BER。如可以看出的，在其中使用FRM 122时，对于PON 150显著地改进BER。
图18示出PON 150的眼图。如可以看出的，眼图比图16的眼图开得非常多。
光传送器装置（包括ONU 112、分出光纤126以及远程节点148）可以用非常低的成本来提供用于WDM-PON操作的自调谐激光源。它跨C波段透明地工作。它可以解决与通过支线光纤生成的不可控制的反射相关联的功率恶化的问题。每个反射可以有利于自供种子，并且因此改善传送性能。换句话说，在此PON 150中反射变成正面的副作用。
图19示出表示根据本发明的第十四实施例的PON 170的实验装备。PON 170类似于图13的PON 150，具有下文的修改。对于对应特征保留相同的参考标号。
在本实施例中，偏振补偿装置还包括光放大器172，该光放大器172安排为当每个另外的光信号被传送到FRM 122时放大该每个另外的光信号，并且安排为当另外的光种子信号被传回到耦合器120时放大该另外的光种子信号。在此示例中，光放大器172包含线性半导体光放大器（LOA）。以130mA偏置LOA 172，从而提供10dB的单路径小信号增益，具有1dB的偏振依赖增益。LOA的3dB增益带宽为在1535nm周围50nm。在此示例中的FRM 122在1550nm周围30nm的带宽上提供90°+/-1°的偏振旋转。
为了进行比较，远程节点148还包含光环行镜（OCM）174来起到传统镜的作用。
图20示出作为包括OCM 174（传统镜）（圆形数据点）和FRM 122（方形数据点）的PON 170的时间的函数的BER。可以看出，FRM 122引起PON 170具有显著较低的BER和较低的BER波动。使用FRM 122，PON 170的BER在10-10的值周围保持相对稳定，具有平均值1.2×10-10。以对应于发送到接收器162的接收器的灵敏度的-31dBm的常数光功率执行这些测量。结果清楚地示出FRM 122提供现实环境中的稳定和健壮的自供种子。
图21示出MUX 142的32个波长信道中的每个的眼图。32个信道具有C波段内的200GHz的信道间隔。图23示出32个信道中的每个的谱线外形。眼图验证了自供种子发生在跨C波段的32个不同的波长。由于FRM在1550nm执行精确的90°旋转，所以这是重要的。
图22示出32个信道中的每个的Q因子（圆形数据点）和输出功率（方形数据点）。
如从图21和图22可以看出的，PON 170用大于8dB的Q因子和-14dBm的平均输出功率对于32个信道中的每个产生了非常开的眼图。
图24示出根据本发明的第十五实施例的形成光信号的方法180的步骤。
方法180包含在反射式光放大器接收光种子信号182。然后放大光种子信号来形成光信号184。分离光信号来形成另外的光信号186。光信号的剩余部分形成光信号。将该另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号188。将该另外的光种子信号输送到反射式光放大器用于由此放大190。由此形成另一光信号并且重复方法步骤。
图25示出根据本发明的第十六实施例的形成光信号的方法200的步骤。
方法200类似于图24的方法180，具有下文的修改。对于对应步骤保留相同的参考标号。
在本实施例中，使用法拉第旋转镜来旋转另外的光信号的偏振来形成另外的光种子信号202。如本领域技术人员将公知的，法拉第旋转镜包含法拉第旋转器和镜。通过法拉第旋转器的另外的光信号的传送使另外的光信号的偏振旋转45°，然后镜反射另外的光信号并且在通过法拉第旋转器的再次传送上将偏振再旋转45°来形成另外的光种子信号。
图26示出根据本发明的第十七实施例的形成光信号的方法210的步骤。
方法210类似于图25的方法200，具有下文的修改。对于对应步骤保留相同的参考标号。
在本实施例中，反射式光放大器包含反射式半导体放大器212、214。
图27示出根据本发明的第十八实施例的形成光信号的方法220的步骤。
方法220类似于图24的方法180，具有下文的修改。对于对应步骤保留相同的参考标号。
在本实施例中，使用偏振补偿器来旋转另外的光信号的偏振来形成另外的光种子信号222。
本发明的第十九实施例提供具有实施在其中的计算机可读指令的数据载体。所述计算机可读指令用于提供对处理器上的可用资源的访问。计算机可读指令包含指令来使处理器执行形成光信号的方法180的步骤。
Claims (17)
1. 一种光传送器装置，包括：
反射式光放大器，安排为接收光种子信号；
驱动器，安排为生成驱动信号，所述驱动信号安排为使所述反射式光放大器放大所述光种子信号来形成光信号；
分光器，安排为接收所述光信号并且分离所述光信号的一部分来形成另外的光信号；
偏振补偿装置，安排为接收所述另外的光信号并且还安排为将所述另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号；以及
光路由器，安排为接收所述另外的光种子信号并且将所述另外的光种子信号引导到所述反射式光放大器用于由此放大。
2. 如权利要求1所述的光传送器装置，其中所述偏振补偿装置包含法拉第旋转镜。
3. 如权利要求1所述的光传送器装置，其中所述偏振补偿装置包含安排为将所述偏振旋转90度的偏振补偿器。
4. 如上述权利要求中的任一项所述的光传送器装置，其中所述光路由器包含包括多个端口的光复用器/解复用器，并且所述光传送器装置包含：
每个耦合到相应端口的所述多个反射式光放大器，每个反射式光放大器安排为接收相应光种子信号；以及
每个安排为生成相应驱动信号的所述多个驱动器，所述驱动信号安排为使所述相应反射式光放大器放大所述相应光种子信号来形成相应光信号。
5. 一种无源光网络远程节点，包括：
分光器，安排为接收上游光信号并且分离所述光信号的一部分来形成另外的光信号；
偏振补偿装置，安排为接收所述另外的光信号并且还安排为将所述另外的光信号的偏振旋转预定量来形成光种子信号；
光输出；以及
光路由器，安排为接收所述光种子信号并且将所述光种子信号路由到所述光输出。
6. 如权利要求5所述的无源光网络远程节点，其中所述偏振补偿装置包含法拉第旋转镜。
7. 如权利要求5所述的无源光网络远程节点，其中所述偏振补偿装置包含安排为将所述偏振旋转90度的偏振补偿器。
8. 如权利要求5到7中的任一项所述的无源光网络远程节点，其中所述分光器安排为接收多个上游光信号并且分离每个所述光信号的一部分来形成相应另外的光信号，所述偏振补偿装置安排为接收每个另外的光信号并且还安排为将每个另外的光信号的偏振旋转预定量来形成相应光种子信号，并且所述光路由器包含光复用器/解复用器，所述光复用器/解复用器包括耦合到所述分光器的第一端口和所述多个另外的端口，每个另外的端口安排为输送相应光种子信号。
9. 一种光网络元件，包括如权利要求1到4中的任一项所述的光传送器装置。
10. 一种无源光网络，包括：
光网络单元，包括：
反射式光放大器，安排为接收光种子信号；
驱动器，安排为生成驱动信号，所述驱动信号安排为使所述反射式光放大器放大所述光种子信号来形成光信号；
远程节点，包括：
分光器，安排为接收所述光信号并且分离所述光信号的一部分来形成另外的光信号；
偏振补偿装置，安排为接收所述另外的光信号并且还安排为将所述另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号；以及
光路由器，安排为接收所述另外的光种子信号并且将所述另外的光种子信号引导到所述反射式光放大器；以及
分出光纤，耦合于所述光网络单元与所述远程节点之间。
11. 如权利要求10所述的无源光网络，其中所述无源光网络包含多个光网络单元以及耦合在所述远程节点和每个相应光网络单元之间的所述多个分出光纤。
12. 如权利要求10或11所述的无源光网络，其中所述偏振补偿装置包含法拉第旋转镜。
13. 如权利要求10或11所述的无源光网络，其中所述偏振补偿装置包含安排为将所述偏振旋转90度的偏振补偿器。
14. 如权利要求11到13中的任一项所述的无源光网络，其中所述分光器安排为接收所述多个光信号并且分离每个所述光信号的一部分来形成相应另外的光信号，所述偏振补偿装置安排为接收每个另外的光信号并且还安排为将每个另外的光信号的偏振旋转预定量来形成相应另外的光种子信号，并且所述光路由器包含光复用器/解复用器，所述光复用器/解复用器包括耦合到所述分光器的第一端口和所述多个另外的端口，每个另外的端口安排为将相应另外的光种子信号引导到所述相应反射式光放大器。
15. 一种形成光信号的方法，所述方法包括：
在反射式光放大器接收光种子信号；
放大所述光种子信号来形成光信号；
分离所述光信号来形成另外的光信号；
将所述另外的光信号的偏振旋转预定量来形成另外的光种子信号；以及
将所述另外的光种子信号输送到所述反射式光放大器用于由此放大。
16. 如权利要求15所述的方法，其中由法拉第旋转镜旋转所述偏振。
17. 如权利要求15所述的方法，其中由偏振补偿器旋转所述偏振，所述偏振补偿器安排为将所述偏振旋转90度。
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