CN103348613B - 通过热源进行ont波长调谐的方法及装置 - Google Patents

通过热源进行ont波长调谐的方法及装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种在第二网络终端处调谐从第一网络终端接收的信号的方法以及装置。该方法可以包括在第二网络终端处接收信号。该信号可以操作于第一波长处。该方法还可以包括确定用于在第二网络终端处接收信号的端口，以及标识预定端口波长，该预定端口波长被用作将第一波长移位到该预定端口波长以用于接收的后续信号的基础。该方法还可以包括将预定端口波长信息发射给第一网络终端以将后续信号调谐到针对该端口的期望的波长。

Description

通过热源进行ONT波长调谐的方法及装置
相关申请的交叉引用
本申请要求题目为“Colorless ONT Laser For Cyclic WDM PON Scheme”、2010年11月24日提交的临时申请61/416,859的权益，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及修改或者调谐光信号的频率/波长特性的方法以及装置，并且具体涉及利用热源将激光调谐到预定义波长。
背景技术
通常，不同形式的波分复用(WDM)无源光网络(PON)均面临着利用具成本效率的光网络终端单元(ONT)来部署网络的困境。光缆、终端单元以及相关的硬件是昂贵的，为了维持最优的性能需要大量的准确调谐。
一般而言，ONT必须被配置为基于中心局设备的随机分配而在特定的波长或波长组处操作。波长分配方案可以由光线路终端(OLT)执行，其将相同的波长分配给多于一个ONT。可替换地，分配方案可以将一个波长或一组波长分配给特定用户组，接着这些波长由相应的ONT组利用。为了大规模的部署，PON需要持续不断的配置和重新配置。尽管为波长调谐、分配以及调节过程提供了灵活性，但在PON的ONT中生产具有成本效率的无色激光发射器是一种持续的挑战。
在实现波分复用(WDM)波长分配时，该实现必须被计划为容纳大量的ONT。WDM PON系统可以不需要在下游方向和上游方向上每个最终用户有单独的波长。在用户接入环境中，有必要在维持合理的成本基础的同时容纳持续增长的用户带宽需求。
发明内容
本发明的一个示例性实施例可以包括一种在第二网络终端处调谐从第一网络终端接收的发射信号的方法。该方法可以包括在第二网络终端处接收信号，该信号操作于第一波长，并且确定用于在第二网络终端处接收该信号的端口。该方法还可以包括标识预定端口波长，该预定端口波长被用作将第一波长移位到该预定端口波长以用于接收的后续信号的基础。该方法还可以包括将预定端口波长信息发射给第一网络终端以通知该第一网络终端将后续信号调谐到针对该端口的期望的波长。
本发明的另一个示例性实施例可以包括一种光线路终端(OLT)，该光线路终端被配置为调谐从光网络终端(ONT)接收的信号。该OLT可以包括接收器和处理器，该接收器被配置为接收操作于第一波长的信号，该处理器被配置为确定用于接收该信号的端口，并标识预定端口波长，该预定端口波长被用作将第一波长移位到该预定端口波长以用于接收的后续信号的基础。该OLT还可以包括发射器，该发射器被配置为将预定端口波长信息发射给ONT以通知该ONT将后续信号调谐到针对该端口的期望的波长。
附图说明
图1示出了根据本发明的示例性实施例的示例性ONT系统。
图2A示出了根据传统的波长调谐方法的示例性波长组。
图2B示出了根据本发明的示例性实施例的示例性波长组。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的示例性ONT模具(die)设备。
图4示出了根据本发明的示例性实施例的、被配置为执行本发明的操作的示例性网络实体。
图5为本发明的示例性方法的流程图。
具体实施方式
容易理解，这里在附图中一般性地描述和示出的本发明的各个部件，可以以各种各样不同的配置来布置和设计。因此，对附图中所表示的方法、装置以及系统的各个实施例的如下详细描述无意于将本发明的范围限制为所声称的那样，而是仅仅表示本发明选择的实施例。
在一个或多个实施例中，整个说明书中所描述的本发明的特征、结构或者特性可以以任何适当的方式组合。例如，措词“示例性实施例”、“一些实施例”或者其它类似的语言的使用，在整篇说明书中指的是如下事实：结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。因此，措词“示例性实施例”、“在一些实施例中”、“在其它实施例中”或者其它类似的语言的出现，在整篇说明书中并不必然都指同一实施例组，并且所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
本发明的各个示例性实施例可以提供通过波长可调谐的发射器/接收器来实现波分复用(WDM)通信系统。在运营PON通信系统时，维持合理的成本结构的一种方法可以包括将单个波长或波长组分配给特定的用户组。由于众多用户共享相同的波长或者波长组，整体的带宽效率可以增加。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的示例性OLT和ONT系统配置。参照图1，OLT102可以位于中心局处并且可以包括阵列波导光栅(AWG)滤波器112以及处理器108。具体地，AWG滤波器112为循环AWG滤波器。OLT 102可以与远程ONT 110连接，或者可以与远程ONT110通信，该ONT 110包括ONT激光设备。
ONT激光设备可以具有包括热源114、传感器116以及控制器118的可调谐激光器。输出120为已经被热源114修改为在特定波长处操作的激光信号。ONT 110还包括传感器116和控制器118。在操作中，在AWG滤波器112处来自ONT的当前信号可以检测ONT激光设备的需要的温度调节并向ONT 110的ONT激光设备发射控制信号。该控制信号可以用于激活热源114。传感器116提供与ONT激光设备的温度相关的反馈，传感器116是ONT 110的一部分，并且将该反馈提供给控制器118，控制器118同样是ONT 110的一部分。然后，控制器118可以增加施加到ONT 110的激光发射器表面的热量，或者如果温度高于修改当前信号的波长所必需的温度则减少热量。所施加的热量基于调谐ONT激光设备的波长所需要的预定热量。热量可以在用于与期望的信号波长的调谐相关的表中定义，该表被存储在存储器中(未示出)。
根据本发明的另一示例性实施例，传感器和加热器可以通过半导体制造过程集成在激光器模具中。这样的激光器模具配置可以减小传感以及控制激光的波长调谐所需的热质量以及时间间隔。
激光设备波长的调谐可以由热源114执行。AWG滤波器112可以独立于热源114操作。可以将激光信号120调谐为适应预定义的AWG信号通带。在OLT侧102，接收器可以处理相对快速接收的信号强度指示(RSSI)。该RSSI是接收器正在接收的功率水平的指示。RSSI可以提供与接收到的突发幅度成比例的控制信号。AWG滤波器112是固定波长设备。热源114必须能够调谐到由AWG滤波器112所定义的预定义通带。这通过使AWG滤波器112检测RSSI值和漂移并将偏移值传送给ONT 110以用于校正来进行。这使得在OLT 102的AWG滤波器112处检测到的信号能够得到监测并接着用于控制ONT 110的热源114。
继续调谐的示例，如果AWG通带具有例如高斯曲线的形状，则通带在曲线的中心处具有最小的插入损耗。因此，在中心处的突发会接收到最高的信号幅度。而且，振荡(dither)波长能够提供一种将信号调节到通带中心的方法。
一个示例可以包括在OLT 102处利用循环AWG滤波器112来选择不同的激光波长。通过确定ONT的激光器当前正在循环AWG 112的错误的输出端上操作，OLT 102随后能够发送命令以在预定义的期望波长组内调谐ONT的激光器波长。预定义波长可以在分配给相应的波长组的预定义频率范围内均匀地间隔开。在操作中，循环AWG滤波器112基于某些输入波长组通过其输出端进行循环。AWG滤波器112可以向热源114发射控制信号以便将激光波长调谐到波长组中用于预期的输出120的下一个合适的波长。
波长调节或调谐可能需要在将数据信号发射给特定的最终用户之前进行。ONT激光器能够单独通过热源114而并非通过使用诸如热电冷却器(TEC)的加热与冷却设备来调谐。仅使用加热明显地减少了激光波长调谐配置对电和热的需求，并且提供了比加热和冷却系统更具成本效率的方法。对于利用循环AWG滤波器来将波长分配给某些波长组的WDMPON而言，ONT激光器能够仅通过加热而调谐到这些波长组中包括的波长。AWG滤波器112和热源114的组合提供了一种用于波长调谐的有效的仅涉及加热的环境。
图2A示出了根据传统的调谐波长子带的方法的波长带组。参照图2A，示出了四个波长子带B1、B2、B3和B4，每个子带具有五个唯一的波长。通过实现分布式反馈(DFB)激光器，通过加热或冷却能够将光信号的波长调谐大约0.08nm/°K。假定可能20°开尔文用于调谐，对于传统的DFB来说，这种方法提供了1.6nm的调谐范围。调谐激光波长至滤波器的通带需要一定量的温度控制。然而，这种传统的方法不足以调谐超过4个波长子带(20nm)。
图2B示出了根据本发明的示例性实施例的波长带组。参照图2B，波长子带202被示出具有四个不同的波长或者频率λ1、λ2、λ3以及λ4。四个波长中的每一个是不同波长集合204的一部分，波长集合204也包括四个波长。在波长集合WS1、WS2、WS3和WS4中，每个集合包括来自每个波长子带的一个波长。
从特定的波长集合中的一个波长调谐到同一集合中的另一个波长可以仅通过施加热来进行。根据一个示例，可以施加热来在波长之间调谐。例如，激光可以被调谐到ONT110和/或OLT 102所需要的两个光波长之间的特定波长。通过向激光施加热，可以将波长调节到该光学系统识别的分离的波长。
在另一个示例中，外部温度可以使操作波长从特定的操作波长移开。例如，第一或当前的操作波长可以是WS3中的λ7。激光当前可以在WS3中的λ7处操作，但是，外部温度的增加可能导致激光的波长朝着λ8或λ9向上移位。在这种情况下，期望在同一波长集合WS3的预定义波长内继续操作。因此，光学激光器可以通过激光器模具中嵌入的热源或者通过固定在激光设备上的外部热源来施加热。可以控制热使得仅仅将当前的波长修改为波长集合WS3中的下一个波长λ11。
图3示出了根据本发明示例性实施例的示例性激光器模具。参照图3，激光器结构能够被修改为在激光器外延结构上添加“加热器层”，或者作为ONT激光设备400顶部的金属条。外延结构可以是通过借助外延附生在晶体支撑物上沉积薄的纯半导体材料层(外延层)而制得的晶体管。该薄层可以作为一个电极区域，比如集电极。加热器还可以是电阻器或金属结构。加热器还可以是在激光设备400的侧面之下或者侧面上的如上所述的层。
如图3所示，热源114可以替代为从外部向激光器模具添加的金属层，浮动的热源位于模芯片的外部。这个加热器层能够提供少量的热，足以将激光的波长调节大约1-2nm。热可以正好大到足以在基于50GHz的波长间隔在一个期望的波长组(10、12、16等)的波长分配之内进行移动或移位。此外，为了控制成本并维持快速的热响应，还可以在激光器的激光器模具中包括PIN或PN结，以便在与激光器本身相同的芯片内提供温度监测，从而允许理想匹配的外形(profile)。控制器可以提供温度调节，用以增加、减小和/或切断提供给热源114的电流量。
通过在同一激光器模具或芯片中提供加热器和温度传感器二者，减少了激光器的整体热质量，从而促使热响应时间快速并且用于温度控制的电功率需求更低。此外，由于激光器、加热器以及温度传感器都包括在同一模具或者芯片中，对于TOCAN组装的激光器的成本的影响较低。这种配置提供了较低的微秒级的时间常数。
热源114能够提供少量的热，足以将激光的波长调节约1-2nm。在图3的激光器模芯片上，附加的层包括用于加热的热源114。热传感器被置于芯片的顶部不会增加芯片的尺寸。波长组中的一个波长分配可以是基于50GHz波长间隔的十个不同波长的组的一部分。为了维持快速的热响应，在激光器模具中还可以包括PIN或PN结，以便在和激光器本身相同的芯片中提供温度监测，从而允许理想匹配的外形。
结合这里公开的各个实施例所描述的方法或算法的操作可以直接具体化在硬件、由处理器执行的计算机程序或者通过两者的结合中。计算机程序可以具体化在计算机可读介质比如存储介质上。例如，计算机程序可以存在于随机存取存储器(“RAM”)、闪存、只读存储器(“ROM”)、可擦写可编程只读存储器(“EPROM”)、电可擦写可编程只读存储器(“EEPROM”)、寄存器、硬盘、可移动盘、压缩盘只读存储器(“CD-ROM”)、或者本领域已知的任何形式的存储介质。
示例性的存储介质可以被耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质中读取信息或者向存储介质中写入信息。作为替换，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以存在于专用集成电路(“ASIC”)中。作为替换，处理器和存储介质可以作为分立的部件存在。例如，图4示出了示例性的网络元件400，其可以表示前述附图中的上述任何部件。
如图4所示，存储器410和处理器420可以是用于执行应用或者操作集合的网络实体400的分立的部件。应用可以通过处理器420所理解的计算机语言以软件的形式编码，并存储在计算机可读介质中，比如存储器410。计算机可读介质可以是非暂时性计算机可读介质，除了存储在存储器中的软件之外其还包括有形的硬件部件。此外，软件模块430可以是另一分立实体，其是网络实体400的一部分，并包含可以由处理器420执行的软件指令。除了上面提及的网络实体400的部件，网络实体400还可以具有被配置为接收和发射通信信号的发射器和接收器对(未示出)。
公开了修改第一信号的示例性方法。该方法可以包括在第二网络终端处调谐从第一网络终端接收到的信号。在操作501处，该方法提供在第二网络终端处接收信号，该信号在第一波长处操作。该方法还包括，在操作502处，确定用于在第二网络终端处接收信号的端口。该方法可以进一步包括，在操作503处，标识预定端口波长，该预定端口波长被用作将第一波长移位到该预定端口波长以用于接收的后续信号的基础。该方法还可以包括，在操作504处，将预定端口波长信息发射给第一网络终端以通知该第一网络终端将后续信号调谐到针对该端口的期望的波长。
尽管已经描述了本发明的优选的实施例，应该理解，所描述的实施例仅仅是说明性的，在考虑所有的等同物以及修改(例如，原理、硬件设备、软件平台等)的情况下本发明的范围仅仅由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种在第二网络终端处调谐从第一网络终端接收的发射信号的方法，所述方法包括：
在所述第二网络终端处接收所述信号，所述信号操作于第一波长；
确定用于在所述第二网络终端处接收所述信号的端口；
标识预定端口波长，所述预定端口波长被用作将所述第一波长移位到所述预定端口波长以用于接收的后续信号的基础；
将在预定端口波长上的信息发射给所述第一网络终端，以通知所述第一网络终端将后续信号调谐到针对所述端口的期望的波长，其中所述预定端口波长从预定波长的组中被选择；以及
将控制信号传输到热源以将所述预定端口波长调谐到预定波长的所述组中的下一波长，其中所述下一波长不同于所述第一波长；
所述方法还包括：响应于接收到所述预定端口波长信息，所述第一网络终端进行将所述热源施加于发射器以修改所述第一波长，以便用于后续信号发射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定端口波长信息是通过循环阵列波导光栅(AWG)滤波器确定的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号为光信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一网络终端为光网络终端(ONT)，并且所述第二网络终端为光线路终端(OLT)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中响应于接收到所述预定端口波长信息，所述第一网络终端基于从所述热源施加的热而产生第二信号，所述第二信号具有不同于所述第一波长的第二波长，所述第二波长等于所述下一波长。
6.根据权利要求5所述的方法，其中响应于接收到所述预定端口波长信息，所述第一网络终端对所述第二信号进行发射。
7.根据权利要求5所述的方法，其中施加所述热源包括施加与所述预定端口波长相对应的预定义的热量，所述预定端口波长被用作修改所述第一波长并且创建具有所述第二波长的所述第二信号的基础。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括感测由所述热源提供的所述热量并且向控制器提供反馈。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括修改提供给所述发射器的所述热量，以调谐所述第二信号的所述第二波长。
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