CN104125517B - 一种光传输系统、模式耦合器和光传输方法 - Google Patents

一种光传输系统、模式耦合器和光传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种OLT光传输系统，包括：OLT光收发模块，用于向第一单模波导模块发送下行光；接收多模波导模块输入的上行光；第一单模波导模块，用于将收到的下行光发送至分束/合束模块；分束/合束模块，用于对收到的下行光进行分束，分束出多路下行光发送至对应的第二单模波导模块；对收到的多路上行光进行合束，合束并发送至多模波导模块；第二单模波导模块，用于将收到的多路下行光发送至对应的多个ODN；将收到的多路上行光发送至分束/合束模块；多模波导模块，用于将收到的上行光发送至OLT光收发模块；本发明公开了一种模式耦合器和光传输方法，采用本发明，能够实现上下行光复用的同时，减少上行光插损。

Description

一种光传输系统、模式耦合器和光传输方法
技术领域
本发明涉及光接入技术领域，尤其涉及一种光传输系统、模式耦合器和光传输方法。
背景技术
随着光纤通信技术的快速发展、低成本化以及绿色环保的要求，从核心网、城域网到接入网，都逐渐使用光纤组成的网络。
对于有些比较分散的小区，每个光分配网络(ODN，Optical DistributionNetwork)只接几个光网络单元(ONU，Optical Network Unit)；对于人口比较密集的小区，由于每个ODN所带的ONU数量比较有限，因此，在局方需要很多光线路终端(OLT，OpticalLine Terminal)提供与ODN对应的无源光网络(PON，Passive Optical Network)口才能满足需要，如图1所示。
但由于局方的机房空间有限，PON口的数量不能太多，因此，如何充分地提高PON口的效率，降低营运成本，是目前运营商比较关注的。如果采用普通光分路器(splitter)对PON口进行合并，会存在上行光插损太大的问题。现在已有一些方法利用模式耦合器进行PON口的合并，但是现有的方案中为避免下行插损太大，模式耦合器仅用于上行合束，下行分束仍采用普通光分路器，因而需要额外增加大量的WDM器件以实现上下行复用，这样不仅增加了整个器件的插损，同时也使PLC芯片的尺寸及相应成本大大增加，降低了器件的集成度和内置到收发模块中的可能性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光传输系统、模式耦合器和光传输方法，能够实现上下行光复用的同时，减少上行光插损。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种光线路终端OLT光传输系统，该系统包括：OLT光收发模块、第一单模波导模块、分束/合束模块、多模波导模块和多个第二单模波导模块；其中，
所述OLT光收发模块，用于向第一单模波导模块发送下行光；接收多模波导模块输入的上行光；
所述第一单模波导模块由单模波导组成，用于将OLT光收发模块发送的下行光发送至分束/合束模块；
所述分束/合束模块，用于对第一单模波导模块发送的下行光进行分束，分束出多路下行光并将多路下行光分别发送至对应的多个第二单模波导模块；对多个第二单模波导模块发送的多路上行光进行合束，合束出一路上行光并将合束后的上行光发送至多模波导模块；
所述多模波导模块由多模波导组成，用于将分束/合束模块发送的上行光发送至OLT光收发模块；
所述第二单模波导模块由单模波导组成，用于将分束/合束模块发送的一路下行光发送至对应的光分配网络ODN；将对应ODN发送的一路上行光发送至分束/合束模块。
上述方案中，所述OLT光收发模块包括：光发射处理单元、光接收处理单元；其中，
所述光发射处理单元，用于向第一单模波导模块发送下行光；
所述光接收处理模块，用于接收多模波导模块输入的上行光。
上述方案中，所述OLT光收发模块还包括滤波单元，设置于光发射处理单元与第一单模波导模块之间，用于滤除第一单模波导模块中耦合的上行光。
上述方案中，所述OLT光收发模块还包括光功率放大单元，设置于滤波单元与第一单模波导模块之间，用于对下行光进行功率放大。
上述方案中，所述滤波单元为：光隔离器、或波分复用WDM滤波器、或光纤光栅；
所述光功率放大单元为：半导体光放大器SOA、或掺铒光纤放大器EDFA。
本发明还提供了一种模式耦合器，该模式耦合器包括：第一单模波导模块、分束/合束模块、多模波导模块和多个第二单模波导模块；其中，
所述第一单模波导模块由单模波导组成，用于将OLT光收发模块发送的下行光发送至分束/合束模块；
所述分束/合束模块，用于对第一单模波导模块发送的下行光进行分束，分束出多路下行光并将多路下行光分别发送至对应的多个第二单模波导模块；对多个第二单模波导模块发送的多路上行光进行合束，合束出一路上行光并将合束后的上行光发送至多模波导模块；
所述多模波导模块由多模波导组成，用于将分束/合束模块发送的上行光发送至OLT光收发模块；
所述第二单模波导模块由单模波导组成，用于将分束/合束模块发送的一路下行光发送至对应的光分配网络ODN；将对应ODN发送的一路上行光发送至分束/合束模块。
本发明还提供了一种光传输方法，该方法包括：
对经过单模波导后的下行光进行分束，分束出多路下行光，并将每路下行光分别经对应的单模波导发送至ODN；
接收多个ODN分别经对应的单模波导发送的多路上行光，对多路上行光进行合束，合束出一路上行光发送至多模波导。
上述方案中，在将下行光发送至单模波导之前，该方法还包括：滤除单模波导中耦合的上行光。
上述方案中，在滤除单模波导中耦合的上行光之后，该方法还包括：将下行光进行功率放大。
上述方案中，所述滤除单模波导中耦合的上行光通过光隔离器、或WDM滤波器、或光纤光栅进行滤除；
所述将下行光进行功率放大通过SOA或EDFA进行放大。
本发明提供的光传输系统、模式耦合器和光传输方法，上行光和下行光采用一个分束/合束模块进行耦合，通过将上行光从多个第二单模波导模块耦合到多模波导模块可以实现对上行光的低插损；显然，本发明能在实现上下行光复用的同时，减少上行光插损。
附图说明
图1为现有技术中PON结构组成示意图；
图2为本发明OLT光传输系统结构组成示意图；
图3为本发明模式耦合器的组成结构示意图；
图4为本发明光传输方法实现流程示意图；
图5为采用本发明OLT光传输系统的PON结构组成示意图一；
图6为采用本发明OLT光传输系统的PON结构组成示意图二。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
本发明实施例提供了一种OLT光传输系统，如图2所示，该OLT光传输系统包括：OLT光收发模块21、第一单模波导模块22、分束/合束模块23、多模波导模块24和多个第二单模波导模块25；每个第二单模波导模块25对应一个ODN；其中，
所述OLT光收发模块21，用于向第一单模波导模块22发送下行光；接收多模波导模块24输入的上行光；
所述第一单模波导模块22由单模波导组成，用于接收OLT光收发模块21发送的下行光，并将所述下行光发送至分束/合束模块23；
所述分束/合束模块23，可由多模干涉耦合器，或星型耦合器等器件组成，用于接收第一单模波导模块22发送的下行光，对所述下行光进行分束，分束出多路下行光并将多路下行光分别发送至对应的多个第二单模波导模块25；还用于接收多个第二单模波导模块25发送的多路上行光，对所述多路上行光进行合束，合束出一路上行光并将合束后的上行光发送至多模波导模块24；
所述多模波导模块24由多模波导组成，用于接收分束/合束模块23发送的上行光，并将所述上行光发送至OLT光收发模块21；
每个第二单模波导模块25均由单模波导组成，均用于接收分束/合束模块23发送的一路下行光，将该路下行光发送至对应的ODN；还用于接收对应ODN发送的一路上行光，将该路上行光发送至分束/合束模块23。
进一步的，所述OLT光收发模块21包括：光发射处理单元211、光接收处理单元212；其中，
所述光发射处理单元211，用于向第一单模波导模块22发送下行光；
所述光接收处理模块212，用于接收多模波导模块24输入的上行光。
进一步的，所述OLT光收发模块21还包括：滤波单元213、光功率放大单元214；其中，
所述滤波单元213设置于光发射处理单元211与第一单模波导模块22之间，用于滤除第一单模波导模块22中耦合的上行光；
所述光功率放大单元214设置于滤波单元213与第一单模波导模块22之间，用于对下行光的进行功率放大。
上述方案中，所述滤波单元213可以采用：光隔离器、或波分复用(WDM，WavelengthDivision Multiplexing)滤波器、或光纤光栅；
上述方案中，所述光功率放大单元214可以采用：半导体光放大器(SOA，Semiconductor Optical Amplifer)、或掺铒光纤放大器(EDFA，Erbium-doped OpticalFiber Amplifier)。
本发明实施例还提供了一种模式耦合器，该模式耦合器集成了图2所示OLT光传输系统中的第一单模波导模块22、分束/合束模块23、多模波导模块24和多个第二单模波导模块25；
如图3所示，该模式耦合器包括：第一单模波导模块22、分束/合束模块23、多模波导模块24和多个第二单模波导模块25；其中，
所述第一单模波导模块22一端与分束/合束模块23相连；
所述分束/合束模块23一端与第一单模波导模块22及多模波导模块24相连，另一端与多个第二单模波导模块25相连；所述多模波导模块24一端与分束/合束模块相连，且与第一单模波导模块22位于分束/合束模块23的同侧；
多个第二单模波导模块25一端分别与分束/合束模块23相连。具体的，所述第一单模波导模块22由单模波导组成，用于接收OLT光收发模块21发送的下行光，并将所述下行光发送至分束/合束模块23；
所述分束/合束模块23，可由多模干涉耦合器，或星型耦合器等器件组成，用于接收第一单模波导模块22发送的下行光，对所述下行光进行分束，分束出多路下行光并将多路下行光分别发送至对应的多个第二单模波导模块25；还用于接收多个第二单模波导模块25发送的多路上行光，对所述多路上行光进行合束，合束出一路上行光并将合束后的上行光发送至多模波导模块24；
每个第二单模波导模块25均由单模波导组成，均用于接收分束/合束模块23发送的一路下行光，将该路下行光发送至对应的ODN；还用于接收对应的ODN发送的一路上行光，将该路上行光发送至分束/合束模块23；
所述多模波导模块24由多模波导组成，用于接收分束/合束模块23发送的上行光，并将所述上行光发送至OLT光收发模块21。基于上述组成结构及功能，实际应用中，下行光由第一单模波导模块22导出，经由分束/合束模块23分束为多路下行光，再分别由多个第二单模波导模块25导出至ODN；多路上行光由多个第二单模波导模块25分别导入，经由分束/合束模块23合束为一路上行光，再由多模波导模块24导入。
上述方案中，当光上行传输时，可以与下行光共用一个分束/合束模块23，从与第一单模波导模块22同侧的多模波导模块24输出，如此，利用从多个第二单模波导模块25耦合到多模波导模块24，来实现对上行信号的低插损。
本发明实施例对图2所示的OLT光传输系统提出了一种光传输方法，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤401：对经过单模波导后的下行光进行分束，分束出多路下行光，并将每路下行光分别经对应的单模波导发送至ODN。
步骤402：接收多个ODN分别经对应的单模波导发送的多路上行光，对多路上行光进行合束，合束出一路上行光发送至多模波导。
在实际应用中，步骤401、402分别代表对下行光和上行光的处理，是并行实现的，没有先后执行顺序。
上述步骤中，所述下行光由OLT光收发模块发送至单模波导；
进一步的，在将下行光发送至单模波导之前，该方法还包括：滤除单模波导中耦合的上行光。
进一步的，在滤除单模波导中耦合的上行光之后，将下行光发送至单模波导之前，该方法还包括：将下行光进行功率放大。
上述OLT光传输系统可以应用于图5所示的一种PON结构，该PON结构采用了本发明提出的OLT光传输系统，如图5所示，在局端的OLT中采用本发明提供的OLT光传输系统，可以将四个ODN的上行光合并在一个OLT的PON口上。当然，实际应用中并不限于只有四个ODN的上行光的合并，可以是任意多个，只需要依据ODN的个数对OLT光传输系统中的第二单模波导的个数进行相应改变，保证OLT光传输系统中的第二单模波导与ODN一一对应即可。
采用本发明提供的OLT光传输系统，不需要对现有OLT设备的已有结构做任何改变，只需要加入本发明所述的OLT光传输系统就可以合并多个现有ODN的上行光。
上述OLT光传输系统还可以应用于图6所示的一种具有光电光(OEO，Optical-Electrical-Optical)装置的PON结构，该PON结构采用了本发明提出的OLT光传输系统，如图6所示，所述OEO装置包括ONU光收发模块、电路模块和OLT光传输系统；其中，ONU光收发模块和OLT光传输系统用于对下行的信号分别进行光电和电光转换，对上行的信号分别进行电光和光电转换，电路模块主要完成对下行时钟信号的提取和时钟信号的处理、上行突发时序的控制等功能。
所述OEO装置在具体应用时，OLT的下行光通过主干单模光纤传输到达OEO装置的ONU光收发模块，经ONU光收发模块接收进行光电转换后，电信号经过OLT光传输系统进行电光转换，输出的光信号均匀地分布在多路单模光纤上，通过与多路单模光纤连接的主干光纤进入相应的ODN，经分光器及分支光纤到达每个ONU上。
而ONU的上行光通过各自的分支光纤到达相应的ODN上，经与之相连的主干光纤到达OLT光传输系统进行光电转换，转换后的电信号经ONU光收发模块进行电光转换，耦合到与OLT相连的主干单模光纤中，并传输到OLT的PON口。
本实施例将四个ODN的上行信号合并在一个OLT上，实现长距和大分光比传输，当然本发明不限于只有四个ODN的上行信号的合并，可以是多个ODN的上行信号，只需要依据ODN的个数对OLT光传输系统中第二单模波导的个数进行相应改变，保证OLT光传输系统中的第二单模波导与ODN一一对应即可。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光线路终端OLT光传输系统，其特征在于，该系统包括：OLT光收发模块、第一单模波导模块、分束/合束模块、多模波导模块和多个第二单模波导模块；其中，
所述OLT光收发模块，用于向第一单模波导模块发送下行光；接收多模波导模块输入的上行光；
所述第一单模波导模块由单模波导组成，用于将OLT光收发模块发送的下行光直接发送至分束/合束模块；
所述分束/合束模块，用于对第一单模波导模块发送的下行光进行分束，分束出多路下行光并将多路下行光分别发送至对应的多个第二单模波导模块；对多个第二单模波导模块发送的多路上行光进行合束，合束出一路上行光并将合束后的上行光发送至多模波导模块；
所述多模波导模块由多模波导组成，用于将分束/合束模块发送的上行光直接发送至OLT光收发模块；
所述第二单模波导模块由单模波导组成，用于将分束/合束模块发送的一路下行光发送至对应的光分配网络ODN；将对应ODN发送的一路上行光发送至分束/合束模块；
所述多模波导模块与所述第一单模波导模块位于所述分束/合束模块的同侧；其中，所述分束/合束模块由多模干涉耦合器或星型耦合器组成。
2.根据权利要求1所述的OLT光传输系统，其特征在于，所述OLT光收发模块包括：光发射处理单元、光接收处理单元；其中，
所述光发射处理单元，用于向第一单模波导模块发送下行光；
所述光接收处理模块，用于接收多模波导模块输入的上行光。
3.根据权利要求2所述的OLT光传输系统，其特征在于，所述OLT光收发模块还包括滤波单元，设置于光发射处理单元与第一单模波导模块之间，用于滤除第一单模波导模块中耦合的上行光。
4.根据权利要求3所述的OLT光传输系统，其特征在于，所述OLT光收发模块还包括光功率放大单元，设置于滤波单元与第一单模波导模块之间，用于对下行光进行功率放大。
5.根据权利要求4所述的OLT光传输系统，其特征在于，所述滤波单元为：光隔离器、或波分复用WDM滤波器、或光纤光栅；
所述光功率放大单元为：半导体光放大器SOA、或掺铒光纤放大器EDFA。
6.一种模式耦合器，其特征在于，该模式耦合器包括：第一单模波导模块、分束/合束模块、多模波导模块和多个第二单模波导模块；其中，
所述第一单模波导模块由单模波导组成，用于将OLT光收发模块发送的下行光直接发送至分束/合束模块；
所述分束/合束模块，用于对第一单模波导模块发送的下行光进行分束，分束出多路下行光并将多路下行光分别发送至对应的多个第二单模波导模块；对多个第二单模波导模块发送的多路上行光进行合束，合束出一路上行光并将合束后的上行光发送至多模波导模块；
所述多模波导模块由多模波导组成，用于将分束/合束模块发送的上行光直接发送至OLT光收发模块；
所述第二单模波导模块由单模波导组成，用于将分束/合束模块发送的一路下行光发送至对应的光分配网络ODN；将对应ODN发送的一路上行光发送至分束/合束模块；
所述多模波导模块与所述第一单模波导模块位于所述分束/合束模块的同侧；其中，所述分束/合束模块由多模干涉耦合器或星型耦合器组成。
7.一种光传输方法，其特征在于，该方法包括：
对经过单模波导后的下行光进行分束，分束出多路下行光，并将每路下行光分别经对应的单模波导发送至ODN；
接收多个ODN分别经对应的单模波导发送的多路上行光，对多路上行光进行合束，合束出一路上行光发送至多模波导；
其中，分束/合束模块用于对经过单模波导后的下行光进行分束，接收多个ODN分别经对应的单模波导发送的多路上行光，对多路上行光进行合束；所述分束/合束模块由多模干涉耦合器或星型耦合器组成。
8.根据权利要求7所述的光传输方法，其特征在于，在将下行光发送至单模波导之前，该方法还包括：滤除单模波导中耦合的上行光。
9.根据权利要求8所述的光传输方法，其特征在于，在滤除单模波导中耦合的上行光之后，该方法还包括：将下行光进行功率放大。
10.根据权利要求9所述的光传输方法，其特征在于，
所述滤除单模波导中耦合的上行光通过光隔离器、或WDM滤波器、或光纤光栅进行滤除；
所述将下行光进行功率放大通过SOA或EDFA进行放大。
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