CN103703701A - 可调光接收机、可调光发射机和可调光收发机 - Google Patents

Abstract

一种可调光接收机、可调光发射机和可调光收发机。其中，一种可调光接收机，可包括：N个第一类光纤光栅、用于接收经过所述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M1个用于调整所述第一类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，所述M1小于或等于N，所述M1和N为正整数，所述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。本发明实施例提供的技术方案有利于提供相对低成本的可调发射机、可调接收机和可调光收发机。

Description

可调光接收机、可调光发射机和可调光收发机

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体涉及可调光接收机、可调光发射机和可调光收发机。

背景技术

可调发射机和可调接收机，是光纤通信领域的核心器件之一，是提高光网络的适应性和灵活性之关键所在。因为，据此可在一个传输带宽里选择一个特殊的波长，使得用户占用更少资源，同时制造商可不再需要制作、进货以及维修大量器件就能维持正常运营。

从20世纪80年代初，很多的基于半导体器件的波长调节方案提出。90年代随着互联网的飞速发展，光纤网络也获得长足进展，比如波分复用技术在长途传输领域的大量使用，更增加了对可调谐光器件的需求。其中，可调光器件主要包括两种主要模块：可调发射机和可调接收机。可调发射机的核心器件是可调激光器，而可调接收机的核心器件是可调滤波器。

由于复杂的工艺和高昂的成本，可调激光器和可调滤波器一直没有在接入网中得到应用。但是过去10年随着无源光网络（PON，Passive Optical Network）技术的发展以及波分复用（WDM，Wavelength-Division Multiplexing）技术向接入网领域渗透，低成本的可调发射机和可调接收机的需求越来越迫切。尤其是在最近，随着时分复用/波分复用混合PON技术的发展，上述需求变得更为紧迫和现实。

发明内容

本发明实施例提供可调光接收机、可调光发射机和可调光收发机，以期提供相对低成本的可调发射机、可调接收机。

本发明的第一方面提供一种可调光接收机，可包括：

N个第一类光纤光栅、用于接收经过所述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M1个用于调整所述第一类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，所述M1小于或等于N，所述M1和N为正整数，所述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。

结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述M1个波长调整器件包括压力控制器和/或温度控制器，

其中，所述压力控制器用于通过对所述第一类光纤光栅施加不同应力来调整该第一光纤光栅中心波长；所述温度控制器用于通过所述第一类光纤光栅施加不同热度来调整该第一光纤光栅中心波长。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述可调光接收机还包括设置于不同温度控制器之间的热隔离装置。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式或第一方面的第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，所述N个第一类光纤光栅位于同一光纤光栅阵列之中。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式或第一方面的第二种可能的实施方式或第一方面的第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，所述可调光接收机还包括：设置于所述光接收机与所述N个第一类光纤光栅之间的，用于提高所述N个第一类光纤光栅与所述光接收机之间的光耦合效率的第二光学透镜。

本发明第二方面提供一种可调光发射机，可包括：

第二类光纤光栅、宽谱增益介质和用于调整所述第二光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，所述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅。

结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，所述波长调整器件为压力控制器或温度控制器，所述压力控制器用于通过对上述第二类光纤光栅施加不同应力来调整该第二类光纤光栅中心波长；所述温度控制器用于通过所述第二类光纤光栅施加不同热度来调整该第二类光纤光栅中心波长。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述可调光发射机还包括设置于上述第二类光纤光栅和宽谱增益介质之间的，用于提高上述第二类光纤光栅与上述宽谱增益介质之间的光耦合效率的第一光学透镜。

本发明第三方面提供一种可调光收发机，可包括：

如本发明实施例提供的任意一种可调光接收机和如本发明实施例提供的任意一种可调光发射机。

本发明第四方面提供一种无源光网络PON系统，可包括：

光线路终端OLT、光网络单元ONU，及用于连接所述OLT和所述ONU的无源光分路器，其中，所述OLT和/或所述ONU包括：如本发明实施例提供的任意一种可调光接收机、如本发明实施例提供的任意一种可调光发射机或如本发明实施例提供的任意一种可调光收发机。

由上可见，在本发明的一些可行的实施方式中，可调光接收机包括N个第一类光纤光栅、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M1个用于调整上述第一类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述M1小于或等于N，上述N为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。通过引入了M1个波长调整器件来调整部分或全部第一类光纤光栅的中心波长，这使得可调光接收机的可调接收变得灵活简单，这样无需要可调光接收机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入几个波长调整器件即可实现多种场景对可调接收需要，有利于将可调光接收机控制在相对低的成本。

在本发明一些可行实施方式中，可调光发射机包括第二类光纤光栅、宽谱增益介质和用于调整上述第二类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中上述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅。通过引入了一个波长调整器件来调整第二类光纤光栅的中心波长，这使得可调光发射机的可调接收变得灵活简单，这样无需要可调光发射机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入1个波长调整器件即可实现多种场景对可调发射需要，有利于将可调发射机控制在相对低的成本。

在本发明一些可行实施方式中，可调光收发机包括第二类光纤光栅、宽谱增益介质、波分复用器、N个第一类光纤光栅、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M2个用于调整上述光纤光栅的中心波长的波长调整器件，上述M2小于或等于N+1，上述N为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。通过引入了M2个波长调整器件来调整部分或全部光纤光栅的中心波长，这使得可调光收发机的可调收发变得灵活简单，这样无需要可调光收发机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入几个波长调整器件即可实现多种场景对可调收发的需要，有利于将可调收发机控制在相对低的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种可调光接收机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种可调光接收机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种可调光接收机的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种可调光接收机的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种可调光发射机的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种可调光发射机的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种可调光发射机的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种可调光发射机的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种可调光收发机的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种可调光收发机的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种可调光收发机的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种可调光收发机的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的另一种可调光收发机的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的另一种可调光收发机的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的一种PON系统的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的另一种PON系统的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的另一种PON系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供可调光接收机、可调光发射机和可调光收发机，以期提供相对低成本的可调发射机、可调接收机。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

本发明的一个实施例基于无源光网络系统架构提供可调光接收机，一种可调光接收机可包括：N个第一类光纤光栅、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅（FBG，Fiber Bragg Grating）过滤波长后的光信号的光接收机，其中上述M1小于或等于N，上述N为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。

其中，M1个波长调整器件可以是能够用于调整上述第一类光纤光栅的中心波长的各类型器件。例如，M1个波长调整器件可以包括：压力控制器和/或温度控制器。其中，上述压力控制器用于通过对上述第一类光纤光栅施加不同应力来调整该第一类光纤光栅中心波长；上述温度控制器用于通过上述第一类光纤光栅施加不同热度来调整该第一类光纤光栅中心波长。当然，本发明其它实施例中还可选用其它类型的波长调整器件。

在本发明一些实施例中，上述压力控制器可为压电陶瓷控制器或其它类型的压力控制器，其中，压电陶瓷控制器成本低廉，且稳定性、可控性和实用性强较。在本发明的一些实施例中，上述温度控制器为加热器或热电制冷器或其它类型的温度控制器，其中，加热器或热电制冷器成本低廉，稳定性、可控性和实用性较强。

在本发明的一些实施例中，上述可调光接收机还可包括：设置于不同温度控制器之间的热隔离装置，其中，热隔离装置可用于对不同温度控制器之间的温度串扰进行隔离。

在本发明的一些实施例中，上述N个第一类光纤光栅可位于同一光纤光栅阵列或不同光纤光栅阵列之中。其中，若N个第一类光纤光栅位于同一光纤光栅阵列，有利于产品小型化、获得更好的耦合效果，且便于更好的进行批量加工，以降低成本。

在本发明的一些实施例中，可调光接收机还可包括：设置于上述光接收机与上述N个第一类光纤光栅之间的，用于提高上述N个第一类光纤光栅与上述光接收机之间的光耦合效率的第二光学透镜。

为便于更好的理解本发明上述实施例提供的技术方案，下面结合一些附图举例介绍一些可调光接收机。

参见图1，图1为本发明实施例提供的一种可调光接收机的结构示意图。

其中，图1中假设共有4个下行波长λd1、λd2、λd3和λd4的光信号进入可调光接收机的入射端口。其中，图1中的可调光接收机包括：串联的3个第一类光纤光栅103（FBG1、FBG1和FBG2），3个第一类光纤光栅103可看做是可调光接收机的滤波器。

其中，每个第一类光纤光栅103的功能可如图2所示，第一类光纤光栅103可将中心波长全反射回去，而其余波长则可透射过去。如对于FBG1，其可以让λd2、λd3和λd4完全透射到出射端，而阻止λd1（λd1被反射回去），FBG2可以阻止λd3而让其它波长透射过去，同理，FBG3可以阻止λd4而让剩余的其它波长透射过去。因此，对于串联FBG1、FBG2和FBG3所形成的滤波器，对于接收到的4个波长，可仅让λd2通过滤波器到达光接收机101，而阻止其余的三个波长λd1、λd3和λd4，从而实现波长选择功能。

研究和测试发现，光纤光栅（如第一类光纤光栅）的反射波长（即中心波长）通常会随着光纤光栅上所受到的应力（压力）或光纤光栅的温度等环境参数的变化而变化，因此，本发明实施例可在部分或全部光纤光栅上安装波长调整器件，利用波长调整器件来改变光纤光栅上所受应力（压力）或光纤光栅的温度等环境参数，以调整光纤光栅的中心波长。

例如图3所示，图3中以波长调整器件102为温度控制器（温度控制器例如为加热器或热电制冷器）为例，利用温度控制器改变光纤光栅的温度，可以改变第一类光纤光栅的中心波长。举例来说，可以通过控制FBG1的温度，使FBG1的中心波长从λd1调谐到λd2，并保持FBG2和FBG3的温度不变，此时，只有λd1可以通过FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅，即，将通过FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长从原来的λd2调谐到了λd1。以此类推，若保持FBG1和FBG3温度不变，将FBG2的中心波长调谐到λd2，则FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长被调谐到λd3；若保持FBG1的温度不变，将FBG2和FBG3的中心波长分别调谐到λd2和λd3，则FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长被调谐到λd4；当然，也可以保持FBG1和FBG2的温度不变，将FBG3的中心波长调谐到λd2，这样也可将FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长调谐到λd4。可以看出，基于图3所示结构的可调光接收机，可方便的从4个接收波长中选择出一个波长到接收机，实现可调接收功能。并且每个光纤光栅的中心波长可只需调谐到邻近波长，仅需要很小的调谐范围，就可实现可调光接收机在4个波长范围内的灵活调谐。其中，更多个第一类光纤光栅组合形成滤波器的场景可以此类推。

又例如图4所示，图4中以波长调整器件102为压电陶瓷控制器为例，利用压电陶瓷控制器对光纤光栅施加一定的应力，通过控制加载到压电陶瓷控制器中的压电陶瓷上的电压，来改变光纤光栅所受到的应力，进而可以改变该光纤光栅的中心波长。举例来说，可以通过控制FBG1所受到的应力，使FBG1的中心波长从λd1调谐到λd2，并保持FBG2和FBG3所受应力不变，此时，则只有λd1可以通过FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅，即，将通过FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长从原来的λd2调谐到λd1。以此类推，若保持FBG1和FBG3所受应力不变，将FBG2的中心波长调谐到λd2，则FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅透射的波长被调谐到λd3；类似的，若保持FBG1所受应力不变，将FBG2和FBG3的中心波长分别调谐到λd2和λd3，则整个可调光接收机的透射波长被调谐到λd4；当然也可保持FBG1和FBG2所受应力不变，将FBG3的中心波长调谐到λd2，这样也可以将FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长调谐到λd4。基于图4结构的可调光接收机可以方便的从4个接收波长中选择出一个波长到接收机，实现可调接收功能。并且，每个光纤光栅的中心波长可只需调谐到邻近波长，仅仅需要很小的调谐范围，就可实现可调光接收机在4个波长范围内的灵活调谐。

此外，多个FBG可通过紫外曝光等工艺依次刻写在同一根光纤上面，而加载在各FBG上的压电陶瓷控制器可制作为压电陶瓷陶瓷控制器阵列，这样有利于一次性制作出来，有利于降低成本。

可以理解，上述举例中主要以实现4个波长的可调接收功能，对于实现更多波长或更少波长的可调接收的场景，可以此类推。

由上可见，本发明实施例可调光接收机包括N个第一类光纤光栅、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M1个用于调整上述第一类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述M1小于或等于N，上述N为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。通过引入了M1个波长调整器件来调整部分或全部第一类光纤光栅的中心波长，这使得可调光接收机的可调接收变得灵活简单，这样无需要可调光接收机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入几个波长调整器件即可实现多种场景对可调接收需要，有利于将可调光接收机控制在相对低的成本。

本发明实施例还提供一种可调光发射机，可包括：

第二类光纤光栅、宽谱增益介质和用于调整上述第二类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅。

其中，波长调整器件可以是能够用于调整上述第二类光纤光栅的中心波长的各类型器件，例如波长调整器件可包括：压力控制器和/或温度控制器。其中，上述压力控制器用于通过对上述第二类光纤光栅施加不同应力来调整该第二类光纤光栅中心波长；上述温度控制器用于通过上述第二类光纤光栅施加不同热度来调整该第二类光纤光栅中心波长。当然，本发明其它实施例中还可选用其它类型的波长调整器件。

其中，在本发明的一些实施例中，宽谱增益介质例如可以是反射式半导体光放大器（RSOA，Reflective SeM1iconductor Optical AM1plifier）或其它类型的宽谱增益介质。

在本发明的一些实施例中，上述压力控制器可为压电陶瓷控制器或其它类型的压力控制器，其中，压电陶瓷控制器成本低廉，且稳定性、可控性和实用性强较。

在本发明的一些实施例中，上述温度控制器为加热器或热电制冷器或其它类型的温度控制器，其中，加热器或热电制冷器成本低廉，稳定性、可控性和实用性较强。

在本发明的一些实施例中，上述可调光发射机还包括设置于上述第二类光纤光栅和宽谱增益介质之间的，用于提高上述第二类光纤光栅与上述宽谱增益介质之间的光耦合效率的第一光学透镜。

为便于更好的理解本发明上述实施例提供的技术方案，下面结合一些附图举例介绍一些可调光发射机。

参见图5和图6，图5和图6为本发明实施例提供的两种可调光发射机的结构示意图。其中，图5所示可调光发射机包括：第二类光纤光栅203（FBG4）、宽谱增益介质201和波长调整器件102。其中，图6所示可调光发射机进一步包括第一光学透镜204，其中，第一光学透镜204设置于第二类光纤光栅203和宽谱增益介质201之间，第一光学透镜204用于提高第二类光纤光栅203和宽谱增益介质201之间的光耦合效率。

其中，宽谱增益介质201可以在一个较宽范围内提供增益，而第二类光纤光栅203可以对上行的某个波长λu具有部分反射部分透射的功能，而对其它波长则可全部透射。

例如，对于宽谱增益介质201发出的一个宽谱自发辐射的光信号，经过第一光学透镜204耦合到FBG4，FBG4可以把波长为λu的部分反射回到宽谱增益介质201进行进一步的放大，这样往返反复形成谐振，宽谱增益介质201和FBG4就形成了一个波长为λu的激光器。如果通过波长调整器件102改变FBG4的中心波长，可实现发射波长的调谐。

例如图7所示，图7中以波长调整器件102为温度控制器（其中，温度控制器例如为加热器或热电制冷器）为例，利用温度控制器改变第二类光纤光栅203的温度，可以改变第二类光纤光栅203的中心波长。又例如图8所示，图8中以波长调整器件102为压电陶瓷控制器为例，利用压电陶瓷控制器对第二类光纤光栅203施加一定的应力，通过控制加载到压电陶瓷控制器中的压电陶瓷上的电压，来改变第二类光纤光栅203所受到的应力，进而可以改变第二类光纤光栅203的中心波长。

由上可见，本发明实施例可调光发射机包括第二类光纤光栅、宽谱增益介质和用于调整上述第二类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅。通过引入了一个波长调整器件来调整第二类光纤光栅的中心波长，这使得可调光发射机的可调接收变得灵活简单，这样无需要可调光发射机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入1个波长调整器件即可实现多种场景对可调发射需要，有利于将可调发射机控制在相对低的成本。

本发明实施例还提供一种可调光收发机，可包括：如上述实施例描述的任意一种可调光发送机和如上述实施例描述的任意一种可调光接收机。当然可调光收发机还可包括其它器件，例如还可包括用于耦合上述可调光发送机和可调光接收机的波分复用器等。当然，可调光收发机还可包括如分波器、合波器等其它器件。

本发明实施例还提供一种可调光收发机，可包括：第二类光纤光栅、N个第一类光纤光栅、宽谱增益介质、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M2个用于调整上述光纤光栅（第二类光纤光栅和/或第一类光纤光栅）的中心波长的波长调整器件和波分复用器。

其中，上述M2小于或等于N+1，上述N和M2为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅，上述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅；

其中，上述波分复用器的公共端与第二类光纤光栅和第一类光纤光栅相连，上述波分复用器的接收波长端口与上述光接收机的光接收端口相连，上述波分复用器的发射波长端口与上述宽谱增益介质相连。

其中，M2个波长调整器件可以是能够用于调整上述光纤光栅（第二类光纤光栅和/或第一类光纤光栅）的中心波长的各类型器件，例如，M2个波长调整器件可以包括：压力控制器和/或温度控制器。其中，上述压力控制器用于通过对光纤光栅（第二类光纤光栅或第一类光纤光栅）施加不同应力来调整该光纤光栅中心波长；上述温度控制器用于通过光纤光栅（第二类光纤光栅和/或第一类光纤光栅）施加不同热度来调整该光纤光栅中心波长。当然，本发明其它实施例中还可选用其它类型的波长调整器件。

在本发明一些实施例中，上述波分复用器例如为薄膜波分复用器或其它类型的波分复用器。

在本发明一些实施例中，上述压力控制器可为压电陶瓷控制器或其它类型的压力控制器，其中，压电陶瓷控制器成本低廉，且稳定性、可控性和实用性强较。在本发明的一些实施例中，上述温度控制器为加热器或热电制冷器或其它类型的温度控制器，其中，加热器或热电制冷器成本低廉，稳定性、可控性和实用性较强。

在本发明的一些实施例中，上述可调光收发机还包括设置于不同温度控制器之间的热隔离装置，其中，热隔离装置可以用于对不同温度控制器之间的温度串扰进行隔离。

在本发明的一些实施例中，上述N个第一类光纤光栅可位于同一光纤光栅阵列或不同光纤光栅阵列之中。其中，若N个第一类光纤光栅位于同一光纤光栅阵列，在有利于小型化、获得更好的耦合效果。

在本发明的一些实施例中，上述第二类光纤光栅和N个第一类光纤光栅可位于同一光纤光栅阵列或不同光纤光栅阵列之中。其中，若第二类光纤光栅和N个第一类光纤光栅位于同一光纤光栅阵列，在有利于小型化、获得更好的耦合效果。

在本发明的一些实施例中，上述可调光收发机还包括设置于上述第二类光纤光栅和宽谱增益介质之间的，用于提高上述第二类光纤光栅与上述宽谱增益介质之间的光耦合效率的第一光学透镜。

在本发明的一些实施例中，可调光收发机还可包括：设置于上述光接收机与上述N个第一类光纤光栅之间的，用于提高上述N个第一类光纤光栅与上述光接收机之间的光耦合效率的第二光学透镜。

为便于更好的理解本发明上述实施例提供的技术方案，下面结合一些附图举例介绍一些可调光发射机。

参见图9～图11，图9～图11为本发明实施例提供的几种可调光收发机的结构示意图。

其中，图9～图11所示可调光收发机包括：

第二类光纤光栅203、N个第一类光纤光栅103（图9中以N等于3为例）、宽谱增益介质201、波分复用器301、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机101、以及M2个（图9中以M2等于3为例、图10中以M2等于4为例、图11中以M2等于2为例）用于调整上述光纤光栅（第二类光纤光栅和/或第一类光纤光栅）的中心波长的波长调整器件102。

其中，上述M2小于或等于N+1，上述N和M2为正整数，第一类光纤光栅103为对中心波长全反射的光纤光栅，第二类光纤光栅203为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅。

其中，波分复用器301的公共端与第一类光纤光栅103或第二类光纤光栅203相连（图中波分复用器301的公共端与第二类光纤光栅203相连为例），波分复用器301的接收波长端口与光接收机101的光接收端口相连，波分复用器301的发射波长端口与宽谱增益介质201相连。

图12所示可调光收发机进一步包括：设置于第二类光纤光栅203和宽谱增益介质201之间的，用于提高第二类光纤光栅203与宽谱增益介质201之间的光耦合效率的第一光学透镜204。

其中，宽谱增益介质201可以在一个较宽范围内提供增益，而第二类光纤光栅203可以对上行的某个波长λu具有部分反射部分透射的功能，而对其它波长则可全部透射。

例如，对于宽谱增益介质201发出的一个宽谱自发辐射的光信号，经过第一光学透镜204耦合到FBG4，FBG4可以把波长为λu的部分反射回到宽谱增益介质201进行进一步的放大，这样往返反复形成谐振，宽谱增益介质201和FBG4就形成了一个波长为λu的激光器。如果通过波长调整器件102改变FBG4的中心波长，可实现发射波长的调谐。

例如图13所示，图13中以波长调整器件102为温度控制器（温度控制器例如为加热器或热电制冷器）为例，利用温度控制器改变光纤光栅的温度，可以改变光纤光栅的中心波长。举例来说，可以通过控制FBG1的温度，使FBG1的中心波长从λd1调谐到λd2，并保持FBG2和FBG3的温度不变，此时，只有λd1可以通过FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅，即，将通过FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的波长从原来的λd2调谐到了λd1。以此类推，若保持FBG1和FBG3温度不变，将FBG2的中心波长调谐到λd2，则FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长被调谐到λd3；若保持FBG1的温度不变，将FBG2和FBG3的中心波长分别调谐到λd2和λd3，则FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长被调谐到λd4；当然，也可以保持FBG1和FBG2的温度不变，将FBG3的中心波长调谐到λd2，这样也可将FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射波长调谐到λd4。可以看出，基于图13所示结构的可调光接收机，可方便的从4个接收波长中选择出一个波长到接收机101，实现可调接收功能。并且，每个光纤光栅的中心波长可只需调谐到邻近波长，仅仅需要很小的调谐范围，就可实现可调光收发机在4个波长范围内的灵活调谐。

又例如图14所示，图14中以波长调整器件102为压电陶瓷控制器为例，利用压电陶瓷控制器对光纤光栅施加一定的应力，通过控制加载到压电陶瓷控制器中的压电陶瓷上的电压，来改变光纤光栅所受到的应力，进而可以改变该光纤光栅的中心波长。举例来说，可以通过控制FBG1所受到的应力，使FBG1的中心波长从λd1调谐到λd2，并保持FBG2和FBG3所受应力不变，此时，则只有λd1可以通过FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅，即，将通过FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的波长从原来的λd2调谐到λd1。以此类推，如果保持FBG1和FBG3所受应力不变，将FBG2的中心波长调谐到λd2，则FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅的透射的波长被调谐到λd3；类似的，保持FBG1所受应力不变，将FBG2和FBG3的中心波长分别调谐到λd2和λd3，则FBG1、FBG2和FBG3这三个光纤光栅透射波长被调谐到λd4；当然，也可以保持FBG1和FBG2所受应力不变，将FBG3的中心波长调谐到λd2，这样也可以将透射波长调谐到λd4。基于图14结构的可调光接收机可以方便的从4个接收波长中选择出一个波长到接收机，实现可调接收功能。并且，每个光纤光栅的中心波长可只需调谐到邻近波长，仅仅需要很小的调谐范围，就可实现可调光收发机在4个波长范围内的灵活调谐。

此外，多个FBG（第二类光纤光栅203和N个第一类光纤光栅103）可通过紫外曝光等工艺依次刻写在同一根光纤上面，而加载在各FBG上的压电陶瓷控制器可制作为压电陶瓷陶瓷控制器阵列，这样有利于一次性制作出来，有利于降低成本。

由上可见，本发明实施例可调光收发机包括：第二类光纤光栅、宽谱增益介质、波分复用器、N个第一类光纤光栅、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M2个用于调整上述光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述M2小于或等于N+1，上述N为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。通过引入了M2个波长调整器件来调整部分或全部光纤光栅的中心波长，这使得可调光收发机的可调收发变得灵活简单，这样无需要可调光收发机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入几个波长调整器件即可实现多种场景对可调收发的需要，有利于将可调收发机控制在相对低的成本。

本发明的另一实施例还提供一种无源光网络PON系统，可包括：

光线路终端（OLT，Optical Line Termination）、

光网络单元（ONU，Optical Network Unit），例如X个光网络单元、

以及用于连接上述OLT和上述X个ONU的无源光分路器（Splitter）；

其中，上述OLT和/或上述X个ONU中的至少一个ONU包括可调光收发机或可调光发射机或可调光接收机，其中，X为正整数，例如X为大于1或2或其它值的正整数。

参见图15，在本发明的一些实施例中，PON系统可包括：

光线路终端1510、X个光网络单元1520、以及用于连接上述OLT和上述X个ONU的无源光分路器1530。其中，光线路终端1510可通过主干光纤与无源光分路器1530连接，无源光分路器1530可通过各分支光纤与各光网络单元1520连接，其中，主干光纤、无源光分路器以及分支光纤可构成光光分配网络（ODN，Optical Distribution Network）1540。

其中，在PON系统中，从OLT到ONU/ONT方向的传输称为下行，反之称为上行，下行数据因为光的特性是由OLT广播到各ONU的，各ONU的上行数据发送由OLT分配发送时隙，上行方向采用时分复用传输。其中，ODN为无源分光器件，将OLT下行的数据传输到各个ONU，同时，将多个ONU的上行数据汇总传输到OLT；ONU为PON系统提供用户侧接口，上行与ODN相连。对于一般的PON系统，下行和上行分别用一个不同的波长。

参见图16，上述OLT和上述X个ONU中可包括可调光收发器。

其中，时分波分复用（TWDM，Time/Wavelength-Division Multiplexing）PON是在图16所示PON系统构架的基础上扩充而成。其中，两个PON系统架构主要相同点是整个ODN网络结构不变，主要不同点是上下行的波长数量由1个增加至多个（图17中以4个为例），如图17举例所示。下行方向，OLT1510中的多个可调光发射机分别发出多个不同波长光，经过合波器进入主干光纤，然后再到达ONU1530。对ONU1530的可调光接收机，可只选择其中一个波长光进行接收。而在上行方向，任一ONU1530可发出多种上行波长光的一种，因此在任一时刻，都有多种上行光。可调光发射机根据需要调节到特定波长，可减少ONU的种类。上行的多个波长进入光分配网络1540后，可到达OLT1510的分波器，其中，该分波器可把各种不同波长的上行光分开，进入到不同的可调光接收机。其中，在OLT1510和ONU1530中的WDM可看作是用来把上下行波长汇聚或者分离的滤波器。

具体的，在本发明的一些实施例中，上述OLT可包括：如上述实施例提到的任意一种可调光接收机、或如上述实施例提到的任意一种可调光收发机或如上述实施例提到的任意一种可调光发射机。

具体的，在本发明的一些实施例中，上述X个ONU中的至少一个ONU中可包括如上述实施例提到的任意一种可调光接收机、或如上述实施例提到的任意一种可调光收发机或如上述实施例提到的任意一种可调光发射机。

具体的，可调光接收机例如可以具体包括：N个第一类光纤光栅、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机，其中，上述M1小于或等于N，上述N为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。

其中，M1个波长调整器件可以是能够用于调整上述第一类光纤光栅的中心波长的各类型器件。例如，M1个波长调整器件可以包括：压力控制器和/或温度控制器。其中，上述压力控制器用于通过对上述第一类光纤光栅施加不同应力来调整该第一类光纤光栅中心波长；上述温度控制器用于通过上述第一类光纤光栅施加不同热度来调整该第一类光纤光栅中心波长。当然，本发明其它实施例中还可选用其它类型的波长调整器件。

在本发明一些实施例中，上述压力控制器可为压电陶瓷控制器或其它类型的压力控制器，其中，压电陶瓷控制器成本低廉，且稳定性、可控性和实用性强较。在本发明的一些实施例中，上述温度控制器为加热器或热电制冷器或其它类型的温度控制器，其中，加热器或热电制冷器成本低廉，稳定性、可控性和实用性较强。

在本发明的一些实施例中，上述可调光接收机还可包括：设置于不同温度控制器之间的热隔离装置，其中，热隔离装置可用于对不同温度控制器之间的温度串扰进行隔离。

在本发明的一些实施例中，上述N个第一类光纤光栅可位于同一光纤光栅阵列或不同光纤光栅阵列之中。其中，若N个第一类光纤光栅位于同一光纤光栅阵列，有利于产品小型化、获得更好的耦合效果，且便于更好的进行批量加工，以降低成本。

在本发明的一些实施例中，可调光接收机还可包括：设置于上述光接收机与上述N个第一类光纤光栅之间的，用于提高上述N个第一类光纤光栅与上述光接收机之间的光耦合效率的第二光学透镜。

具体的，在本发明的一些实施例中，若上述OLT和/或上述X个ONU中的至少一个ONU中包括可调光发射机，则该可调光发射机可具体包括：

第二类光纤光栅、宽谱增益介质和用于调整上述第二类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅。

其中，波长调整器件可以是能够用于调整上述第二类光纤光栅的中心波长的各类型器件，例如波长调整器件可包括：压力控制器和/或温度控制器。其中，上述压力控制器用于通过对上述第二类光纤光栅施加不同应力来调整该第二类光纤光栅中心波长；上述温度控制器用于通过上述第二类光纤光栅施加不同热度来调整该第二类光纤光栅中心波长。当然，本发明其它实施例中还可选用其它类型的波长调整器件。

其中，在本发明的一些实施例中，宽谱增益介质例如可以是反射式半导体光放大器或其它类型的宽谱增益介质。

在本发明的一些实施例中，上述压力控制器可为压电陶瓷控制器或其它类型的压力控制器，其中，压电陶瓷控制器成本低廉，且稳定性、可控性和实用性强较。

在本发明的一些实施例中，上述温度控制器为加热器或热电制冷器或其它类型的温度控制器，其中，加热器或热电制冷器成本低廉，稳定性、可控性和实用性较强。

在本发明的一些实施例中，上述可调光发射机还包括设置于上述第二类光纤光栅和宽谱增益介质之间的，用于提高上述第二类光纤光栅与上述宽谱增益介质之间的光耦合效率的第一光学透镜。

具体的，在本发明的一些实施例中，若上述OLT和/或上述X个ONU中的至少一个ONU中包括可调光收发机，则该可调光收发可具体包括：如上述实施例描述的任意一个可调光发送机和如上述实施例描述的任意一个可调光接收机。当然可调光收发机还可包括其它器件，例如还可包括用于耦合上述可调光发送机和可调光接收机的波分复用器等。例如，该可调光收发机可包括：第二类光纤光栅、N个第一类光纤光栅、宽谱增益介质、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M2个用于调整上述光纤光栅（第二类光纤光栅和/或第一类光纤光栅）的中心波长的波长调整器件和波分复用器。

其中，上述M2小于或等于N+1，上述N和M2为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅，上述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅；

其中，上述波分复用器的公共端与第二类光纤光栅和第一类光纤光栅相连，上述波分复用器的接收波长端口与上述光接收机的光接收端口相连，上述波分复用器的发射波长端口与上述宽谱增益介质相连。

其中，M2个波长调整器件可以是能够用于调整上述光纤光栅（第二类光纤光栅和/或第一类光纤光栅）的中心波长的各类型器件，例如，M2个波长调整器件可以包括：压力控制器和/或温度控制器。其中，上述压力控制器用于通过对光纤光栅（第二类光纤光栅或第一类光纤光栅）施加不同应力来调整该光纤光栅中心波长；上述温度控制器用于通过光纤光栅（第二类光纤光栅和/或第一类光纤光栅）施加不同热度来调整该光纤光栅中心波长。当然，本发明其它实施例中还可选用其它类型的波长调整器件。

在本发明一些实施例中，上述波分复用器例如为薄膜波分复用器或其它类型的波分复用器。

在本发明一些实施例中，上述压力控制器可为压电陶瓷控制器或其它类型的压力控制器，其中，压电陶瓷控制器成本低廉，且稳定性、可控性和实用性强较。在本发明的一些实施例中，上述温度控制器为加热器或热电制冷器或其它类型的温度控制器，其中，加热器或热电制冷器成本低廉，稳定性、可控性和实用性较强。

在本发明的一些实施例中，上述可调光收发机还包括设置于不同温度控制器之间的热隔离装置，其中，热隔离装置可以用于对不同温度控制器之间的温度串扰进行隔离。

在本发明的一些实施例中，上述N个第一类光纤光栅可位于同一光纤光栅阵列或不同光纤光栅阵列之中。其中，若N个第一类光纤光栅位于同一光纤光栅阵列，在有利于小型化、获得更好的耦合效果。

在本发明的一些实施例中，上述第二类光纤光栅和N个第一类光纤光栅可位于同一光纤光栅阵列或不同光纤光栅阵列之中。其中，若第二类光纤光栅和N个第一类光纤光栅位于同一光纤光栅阵列，在有利于小型化、获得更好的耦合效果。

在本发明的一些实施例中，上述可调光收发机还包括设置于上述第二类光纤光栅和宽谱增益介质之间的，用于提高上述第二类光纤光栅与上述宽谱增益介质之间的光耦合效率的第一光学透镜。

在本发明的一些实施例中，可调光收发机还可包括：设置于上述光接收机与上述N个第一类光纤光栅之间的，用于提高上述N个第一类光纤光栅与上述光接收机之间的光耦合效率的第二光学透镜。

由上可见，本发明实施例PON可包括：光线路终端、X个光网络单元以及用于连接上述OLT和上述X个ONU的无源光分路器，其中，上述OLT和/或上述X个ONU中的至少一个ONU包括可调光收发机或可调光发射机或可调光接收机。

其中，可调光接收机可包括N个第一类光纤光栅、用于接收经过N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M1个用于调整上述第一类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述M1小于或等于N，上述N为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。通过引入了M1个波长调整器件来调整部分或全部第一类光纤光栅的中心波长，这使得可调光接收机的可调接收变得灵活简单，这样无需要可调光接收机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入几个波长调整器件即可实现多种场景对可调接收需要，有利于将可调光接收机控制在相对低的成本。

其中，可调光发射机可以包括第二类光纤光栅、宽谱增益介质和用于调整上述第二类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅。通过引入了一个波长调整器件来调整第二类光纤光栅的中心波长，这使得可调光发射机的可调接收变得灵活简单，这样无需要可调光发射机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入1个波长调整器件即可实现多种场景对可调发射需要，有利于将可调发射机控制在相对低的成本。

其中，可调光收发机可以包括：第二类光纤光栅、宽谱增益介质、波分复用器、N个第一类光纤光栅、用于接收经过上述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M2个用于调整上述光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，上述M2小于或等于N+1，上述N为正整数，上述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。通过引入了M2个波长调整器件来调整部分或全部光纤光栅的中心波长，这使得可调光收发机的可调收发变得灵活简单，这样无需要可调光收发机覆盖整个C波段即可满足多种场景需要，这就在很大程度上降低了对可调范围的要求，并且，引入几个波长调整器件即可实现多种场景对可调收发的需要，有利于将可调收发机控制在相对低的成本。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本发明实施例所提供的可调光接收机、可调光发射机和可调光收发机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种可调光接收机，其特征在于，包括：

N个第一类光纤光栅、用于接收经过所述N个第一类光纤光栅过滤波长后的光信号的光接收机、以及M1个用于调整所述第一类光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，所述M1小于或等于N，所述M1和N为正整数，所述第一类光纤光栅为对中心波长全反射的光纤光栅。

2.根据权利要求1所述的可调光接收机，其特征在于，所述M1个波长调整器件包括压力控制器和/或温度控制器，

其中，所述压力控制器用于通过对所述第一类光纤光栅施加不同应力来调整该第一光纤光栅中心波长；所述温度控制器用于通过所述第一类光纤光栅施加不同热度来调整该第一光纤光栅中心波长。

3.根据权利要求1或2所述的可调光接收机，其特征在于，所述可调光接收机还包括设置于不同温度控制器之间的热隔离装置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的可调光接收机，其特征在于，所述N个第一类光纤光栅位于同一光纤光栅阵列之中。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可调光接收机，其特征在于，

所述可调光接收机还包括：设置于所述光接收机与所述N个第一类光纤光栅之间的，用于提高所述N个第一类光纤光栅与所述光接收机之间的光耦合效率的第二光学透镜。

6.一种可调光发射机，其特征在于，包括：

第二类光纤光栅、宽谱增益介质和用于调整所述第二光纤光栅的中心波长的波长调整器件，其中，所述第二类光纤光栅为对中心波长部分反射部分透射的光纤光栅。

7.根据权利要求6上述的可调光发射机，其特征在于，所述波长调整器件为压力控制器或温度控制器，所述压力控制器用于通过对上述第二类光纤光栅施加不同应力来调整该第二类光纤光栅中心波长；所述温度控制器用于通过所述第二类光纤光栅施加不同热度来调整该第二类光纤光栅中心波长。

8.根据权利要求6或7所述的可调光发射机，其特征在于，

所述可调光发射机还包括设置于上述第二类光纤光栅和宽谱增益介质之间的，用于提高上述第二类光纤光栅与上述宽谱增益介质之间的光耦合效率的第一光学透镜。

9.一种可调光收发机，其特征在于，包括：

如权利要求1-5任意一项所述的可调光接收机和如权利要求6-8任意一项所述的可调光发射机。

10.一种无源光网络PON系统，其特征在于，包括：

光线路终端OLT、光网络单元ONU，及用于连接所述OLT和所述ONU的无源光分路器；其中，所述OLT和/或所述ONU包括：如权利要求9所述的可调光收发机。

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