CN104995854A - 执行使用波分复用的光接入网的接收功能的反射方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种接收机装置(Rx1_b),能够接收发射装置所发射的光学信号,该发射装置包括用于发射光学信号的光源,该光学信号由具有波分复用的无源光学网络传送,该接收机装置包括:光学放大器(Amp_b),用于放大从该发射装置接收的光学信号;光学检测器(D_b),能够检测所放大的光学信号中的数据;光学反射器(Ref_b),被配置用于朝向该发射装置返回所放大的光学信号,以便借助于该发射装置和该光学反射器之间光学信号的往返旅程,调整该发射装置所发射的光学信号的波长。
Description
技术领域
本发明申请涉及服务电子通信服务的订户的无源光网络(或PON)的领域,并更具体地,涉及使用波分复用的无源光网络的领域。
背景技术
光接入网的架构取决于传送方向典型地使用不同波长,网络的各个用户分割信号的时间窗。已知为TDM(代表时分复用)的该技术展示了在最大数据率方面的限制。
在诸如UIT(国际电信联盟)的SG15组、或IEEE(国际电气和电子工程师协会)的802.3组的标准主体内研究的允许更高传送数据率的另一技术在于使得波长与网络的每一用户关联。该技术已知为WDM(波分复用)。
使得波长与用户关联的一种方式在名为“Self-injection opticaltransmitting and receiving module and wavelength division multiplexing passiveoptical network system”的专利申请WO 2011/110126中公开。也称为“自我播种(self-seeded)”的该技术在于通过借助于在被称为“激光腔”(换言之,光学信号的源与反射点之间的光学介质)的物体内部的光的连续往返行程、将其自己稳定在一个单一波长上,而允许系统自我组织,波长及其功率是跟随的路径及其光学增益的函数,它们是唯一的。
图1中示出了根据现有技术的自我播种的WDM PON。
除了波长多路复用器/解多路复用器mdx1和mdx2之外,该方案在PON中引入反射光学装置M,其允许光学信号的一部分返回到源OLTa,另一部分继续向远处以便达到其目的地ONTa。光源OLTa和反射光学组件、或镜子M必须被安排在波长多路复用器/解多路复用器mdx1的任一侧,因为后者确定用于每一发射机/接收机对Txa/Rxa的波长λ1。类似地,对于PON的另一发射机/接收机对确定其它波长,诸如对于光源OLTb中的发射机和ONTb中的接收机的λ2。
典型地,光源包括与反射模块关联的、被称为RSOA(代表“反射半导体光学放大器”)的组件、或被称为SOA(代表“半导体光学放大器”)的组件。即使光学信号跟随的单一返回路径足以播种波长,也需要几段旅程以便稳定诸如光学功率的其它光学特性,这解释了光源内的反射组件或模块的角色。
一个问题在于镜子M是使得信号在到达目的装置ONTa时经受光学损耗的元件。为了补偿该损耗,信号的放大与镜子M中的反射关联,但是这需要有源光学系统,换言之需要供应电流,这也引起问题,因为激光腔CL不得不包括的多路复用器/解多路复用器mdx1属于按照定义是无源的PON下部构造。根据现有技术,放大镜M所以被尽可能靠近地放置在更容易能够加电的一侧,换言之运营商托管OLTa的中央处理器一侧。当光学信号的源在ONTa中时,这在另一方向中强加甚至更加严重的约束。在该情况下,类似反射装置将需要被放置在相对于ONTa的、mdx2的另一侧,换言之接近mdx1,因为那儿比较容易对装置加电。这创建了用于源ONTa的激光腔,这具有太长而不能被用于波长自我播种的风险,因为光学损耗与光所跟随的路径的长度成正比。
另一问题在于mdx1和mdx2之间的镜子M的添加导致专用于自我播种技术的整个WDM PON,并且不再可能在相同PON上混合根据另一技术的发射机/接收机对OLTa/ONTa。
本发明的目的之一是克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明将借助于一种接收机装置改进该情况,该接收机装置被设计为接收发射机装置所发射的光学信号,该发射机装置包括用于发射光学信号的光源,该光学信号由利用波分复用的无源光学网络传送,该接收机装置包括:
●光学放大器,用于放大从该发射机装置接收的光学信号;
●光学检测器,被设计为检测所放大的光学信号中的数据;
●光学反射器,被配置用于朝向该发射机装置反射所放大的光学信号,以便借助于该发射机装置和该光学反射器之间光学信号所跟随的返回路径,播种该发射机装置所发射的光学信号的波长。
根据本发明,用于波长播种所使用的镜子位于接收机装置中。到达接收机装置的光学信号所以还没有经受由于现有技术中放置在发射机和接收机之间的路径中的部分镜子(partial mirror)而导致的光学损耗。
该部署违反应避免将镜子放置地远离源的本领域技术人员的直觉。为了补偿光所跟随的较长路径导致的可能光学损耗,本发明根据接收机装置的包括光学放大器和光学反射器的安排,用位于光学放大器的下游而不是激光腔中的光学检测器,来替换放置在光学放大器的上游的激光腔中的、根据现有技术的用于数据检测所使用的耦合器。这里将注意的是,光学信号检测器可刚好容易地集成在光学放大器中或光学反射器中、或插入在两者之间。
依靠该光学安排,光学信号不再需要从激光腔提取以便变换,该事实导致用于波长播种的降低的光学损耗。
发射机装置和接收机装置之间的信号的范围能由此增加,并同时保留用于波长自我播种的容量。按照该方式,可能在接收机装置内安排镜子,这也提供将在以下部分中描述的其它优点。
根据本发明的一个方面,该光学检测器被集成在光学放大器中。
由于该方面,所以该接收机装置不再需要诸如二极管的任何光电检测器。该放大器将经过其的光子变换为光电流,该光电流跨越放大器的端子被直接测量,并然后被处理为数据信号。该接收机装置的实现因此被简化。
根据本发明的一个方面,该光学检测器被集成在光学反射器中。
由于该方面,所以可能在部分镜子的后面集成诸如二极管的电流组件,换言之,允许光的一部分通过。
光学反射器可例如是部分法拉第镜子、或任何其它部分镜子。通过镜子的光学信号的一部分创建随后被处理为数据信号的二极管中的光电流。当使用法拉第镜子时,以下放大对于入射光学信号的所有偏振状态仅沿着一个偏振轴是可能的,该放大可使用具有高度取决于偏振的增益的半导体光学放大器SOA来实现。一个单一偏振轴具有的优点在于,在激光腔的给定点处,在一个返回行程之后的光学信号回到与其初始状态相同的偏振状态,并且信号经受与单程行程上相同的返回行程上的位移效应。
根据本发明的一个方面,该光学反射器包括偏振分离器和180°的偏振旋转器,并且接收的光学信号根据偏振轴分离,以便形成第一分离信号和第二分离信号,该偏振旋转器和该光学放大器被安排以便与该偏振分离器形成环路,该第一分离信号沿着一个方向传播(running)而该第二分离信号沿着另一方向传播,所述两个分离信号在偏振分离器中重新结合,以便形成发送回该发射机装置的放大的光学信号。
由于该方面,所以该装置从入射光学信号的所有偏振状态进行沿着单一轴的放大。这允许采用半导体光学放大器SOA,其是广泛可用的组件,并且其具有以下优点,展示其对偏振越高度依赖、则越高的光学增益。
根据本发明的另一方面,该环路包括耦合器,安排在放大器和旋转器之间,以便提取光的一部分,并将其引导朝向该光学检测器。
刚刚已描述的该装置的各个方面可彼此独立或彼此组合地实现。
本发明还涉及一种光学终端,包括诸如刚刚已描述的接收机装置、以及包括用于发射光学信号的光源的发射机装置。
该光学终端如果位于客户机处则例如是ONT,或者如果位于运营商的中央处理器处则例如是OLT。ONT和OLT两者拥有光学信号的传送和接收的成对功能。
本发明还涉及一种光学传送系统,包括含有用于发射光学信号的光源的发射机装置、传送该光学信号的利用波分复用的无源光学网络,该系统进一步包括诸如刚刚已描述的接收机装置,用于接收该光学信号。
当例如发射机装置在OLT中并且接收机装置在ONT中时,通过组合该OLT-ONT对与WDM PON,获得用于波长自我播种的实现的方案,而没有在信号到达ONT之前、由位于PON的下部构造中的镜子引起的信号损耗的缺陷。而且,因为镜子不再位于PON的无源下部构造中,所以不再绝对必须将整个PON专用于该自我播种技术。不实现根据本发明的接收机装置的OLT-ONT对能够继续使用初始打算供PON使用的波长播种技术。此外,解决放大器的电源的问题,因为其位于自我加电的ONT中,而不再在无源下部构造中。
本发明还涉及一种光学传送系统,包括传送光学信号的利用波分复用的无源光学网络,该系统进一步包括诸如刚刚已描述的两个光学终端,第一光学终端发射该光学信号,而第二光学终端接收该光学信号。
按照该方式,终端的相同OLT-ONT对可能受益于根据本发明的自我播种的传送系统,沿着下载方向和沿着上传方向两者。该对称性提供有利的简单性,这促进用于光学终端的制造的工业处理。
本发明还涉及一种用于接收发射机装置所发射的光学信号的方法,该发射机装置包括用于光学信号的发射的光源、以及传送该光学信号的利用波分复用的无源光学网络,该方法包括以下步骤:
●从该无源光学网络接收光学信号;
●放大所接收的光学信号;
●检测所放大的光学信号中的数据;
●朝向该发射机装置反射所放大的信号,以便借助于与该发射机装置的光学信号的返回行程,播种该发射机装置所发射的光学信号的波长。
该方法由根据本发明的接收机装置实现。
附图说明
在阅读作为示意性而非限制性示例简单给出的本发明的某些实施例的以下描述以及附图时,本发明的其它优点和特征将变得更明显的清楚,其中:
-图1示出了根据现有技术的自我播种的WDM PON光学传送系统,
-图2示出了根据本发明一个具体实施例的自我播种的WDM PON光学传送系统,
-图3示出了根据本发明第一实施例的接收机装置,
-图4示出了根据本发明第一实施例的接收机装置所实现的用于接收光学信号的方法,
-图5示出了根据本发明第二实施例的接收机装置,
-图6示出了根据本发明第二实施例的接收机装置所实现的用于接收光学信号的方法,
-图7示出了根据本发明第三实施例的接收机装置,
-图8示出了根据本发明第三实施例的接收机装置所实现的用于接收光学信号的方法,
-图9示出了根据本发明第四实施例的接收机装置,
-图10示出了根据本发明第四实施例的接收机装置所实现的用于接收光学信号的方法。
具体实施方式
在描述的以下部分中,呈现在利用波分复用(WDM)的无源光学网络(PON)的情况下的本发明的几个实施例,但是本发明也可应用到点对点网络。
图2示出了根据本发明一个具体实施例的自我播种的WDM PON光学传送系统。
在本发明的该具体实施例中,镜子Ref被放置在光学终端ONT1的接收机装置Rx1中。与参考图1描述的根据现有技术的系统相比,在多路复用器/解多路复用器mdx1和mdx2之间的PON中不再存在任何镜子M。由此,不向WDM PON的无源下部构造中引入修改,因为其是“自我播种的”。此外,可能对于某些发射机/接收机对来实现本发明,而不对于其它对来实现本发明。例如不必装备光学终端ONT2的接收机装置。
在一个变型中,第二镜子Ref也可被放置在光学终端OLT1的接收机装置Rx1中,以便沿着两个方向获得“自我播种的”WDM PON。
图3示出了根据本发明第一实施例的接收机装置。
在该实施例中,装置Rx1_a包括光学放大器Amp_a和光学反射器Ref_a,放大和反射入射光的所有偏振状态。装置Rx1_a可借助于集成Amp_a和Ref_a两者的RSOA来实现,或借助于SOA和法拉第镜子来实现,以便分别实现Amp_a和Ref_a。与RSOA类似,为了光学功率方面的较高效率,SOA能有利地沿着单一偏振轴发射。
跨越光学放大器Amp_a的端子对光学信号直接进行光电检测。光子所生成的电流的测量导致能随后被解调为数据信号的电信号ES1。
图4示出了根据本发明第一实施例的接收机装置所实现的用于接收光学信号的方法的步骤。
在步骤E1期间,接收机装置Rx1_a从WDM PON接收由例如OLT1的远程光学终端的发射机Tx1发射的光学信号(这里由其波长λ1代表)。
在步骤E2期间,接收的光学信号由光学放大器Amp_a放大。
在步骤E3期间,放大的光学信号由光学反射器Ref_a反射。
在步骤E4期间,跨越光学放大器Amp_a的端子对放大的光学信号进行光电检测,以便生成电信号ES1。
在步骤E5期间,反射的光学信号在朝向WDM PON重新发射之前,通过光学放大器Amp_a返回。
图5示出了根据本发明第二实施例的接收机装置。
在该实施例中,装置Rx1_b包括光学放大器Amp_b和部分光学反射器Ref_b,放大和反射入射光的所有偏振状态。装置Rx1_b可借助于具有合并Amp_b和Ref_b两者的部分反射器的RSOA来实现,或借助于用于分别实现Amp_b和Ref_b的SOA和部分法拉第镜来实现。与RSOA类似,为了光学功率方面的较高效率,SOA能有利地沿着单一偏振轴发射。
经过部分镜子Ref_b而没有被反射的光学信号由在Ref_b之后安排的二极管D_b光电检测。二极管D_b生成能随后被解调为数据信号的电信号ES1。
图6示出了根据本发明第二实施例的接收机装置所实现的用于接收光学信号的方法的步骤。
在步骤F1期间,接收机装置Rx1_b从WDM PON接收由诸如OLT1的远程光学终端的发射机Tx1发射的光学信号(这里由其波长λ1代表)。
在步骤F2期间,接收的光学信号由光学放大器Amp_b放大。
在步骤F3期间,放大的光学信号由光学反射器Ref_b反射。
在步骤F4期间,二极管D_b对部分光学反射器Ref_b所放大和滤波的光学信号进行光电检测,以便生成电信号ES1。
在步骤F5期间,反射的光学信号在朝向WDM PON重新发射之前,通过光学放大器Amp_b返回。
图7示出了根据本发明第三实施例的接收机装置。
在该实施例中,装置Rx1_c包括光学放大器Amp_c、偏振分离器Sep_c和180°的偏振旋转器Rot_c,这形成双向光学环路。光学放大器Amp_c可借助于SOA实现。为了光学功率方面的较高效率,SOA能有利地沿着单一偏振轴发射。
跨越光学放大器Amp_c的端子对光学信号直接进行光电检测。光子所生成的电流的测量导致能随后被解调为数据信号的电信号ES1。
图8示出了根据本发明第三实施例的接收机装置所实现的用于接收光学信号的方法的步骤。
在步骤G1期间,接收机装置Rx1_c从WDM PON接收由诸如OLT1的远程光学终端的发射机Tx1发射的光学信号(这里由其波长λ1代表)。
在步骤G2期间,接收的光学信号由偏振分离器Sep_c分离为两个信号λ1_1和λ1_2。
在步骤G3期间,信号λ1_1由光学放大器Amp_c放大。
在步骤G4期间,信号λ1_2由偏振旋转器Rot_c处理,偏振旋转器Rot_c将其偏振轴翻转180°。
在步骤G5期间,放大的信号λ1_1依次经过偏振旋转器Rot_c但是沿着另一方向。
在步骤G6期间,其偏振现在是相反的信号λ1_2由光学放大器Amp_c放大。
在步骤G7期间,被放大并翻转的信号λ1_1和λ1_2返回经过分离器Sep_c但是沿着另一方向,以便被重新结合并朝向WDM PON重新发射。
在步骤G8期间,跨越光学放大器Amp_c的端子对放大并翻转的光学信号进行光电检测,以便生成电信号ES1。
图9示出了根据本发明第四实施例的接收机装置。
在该实施例中,装置Rx1_d包括光学放大器Amp_d、偏振分离器Sep_d和180°的偏振旋转器Rot_d,这形成双向光学环路。光学放大器Amp_d可借助于SOA实现。为了光学功率方面的较高效率,SOA能有利地沿着单一偏振轴发射。
装置Rx1_d还包括耦合器Cpl_d,用于提取该双向光学环路所携带的光学信号的一部分。提取的信号由二极管D_b光电检测,生成能随后被解调为数据信号的电信号ES1。
图10示出了根据本发明第四实施例的接收机装置所实现的用于接收光学信号的方法的步骤。
在步骤H1期间,接收机装置Rx1_d从WDM PON接收由诸如OLT1的远程光学终端的发射机Tx1发射的光学信号(这里由其波长λ1代表)。
在步骤H2期间,接收的光学信号由偏振分离器Sep_d分离为两个信号λ1_1和λ1_2。
在步骤H3期间,信号λ1_1由光学放大器Amp_d放大。
在步骤H4期间,信号λ1_2由偏振旋转器Rot_d处理,偏振旋转器Rot_d将其偏振轴翻转180°。
在步骤H5期间,放大的信号λ1_1依次经过偏振旋转器Rot_d但是沿着另一方向。
在步骤H6期间,其偏振现在是相反的信号λ1_2由光学放大器Amp_d放大。
在步骤H7期间,被放大并翻转的信号λ1_1和λ1_2返回经过分离器Sep_d但是沿着另一方向,以便被重新结合并朝向WDM PON重新发射。
在步骤H8期间,该双向光学环路所携带的放大并翻转的光学信号的一部分由光学耦合器Cpl_d在光学放大器Amp_d和旋转器Rot_d之间提取。
在步骤H9期间,提取的光学信号由二极管D_d光电检测,以便生成电信号ES1。
刚刚已呈现了其描述的诸如装置Rx_a、Rx_b、Rx_c或Rx_d的接收机装置可被合并在形成光学线路终端设备(OLT)或光学网络(ONT)的一部分的接收机模块中。这样的装置也可被实现在与光学终端设备不同的一台设备中,或相反专用于来自光学分布网络的信号的接收的网络的设备中。
刚刚已呈现的本发明的示范实施例仅是可预期的几个实施例。它们示出了本发明允许从“自我播种的”WDM PON的无源下部构造中消除用于波长自我播种的操作所需的反射器装置。根据本发明的反射器装置被移动到光源的相对端的终端设备,并提供允许降低沿着光路经受的光学损耗的其它优点。
Claims (9)
1.一种接收机装置(Rx1_a,Rx1_b,Rx1_c,Rx1_d),被设计为接收发射机装置(Tx1)所发射的光学信号(λ1),该发射机装置(Tx1)包括用于光学信号的发射的光源,该光学信号由利用波分复用的无源光学网络传送,该接收机装置的特征在于其包括:
●光学放大器(Amp_a,Amp_b,Amp_c,Amp_d),用于放大从该发射机装置接收的光学信号;
●光学检测器(D_b,D_d),被设计为检测所放大的光学信号中的数据;
●光学反射器(Ref_a,Ref_b),被配置用于朝向该发射机装置反射所放大的光学信号,以便借助于该发射机装置和该光学反射器之间光学信号所跟随的返回路径,播种该发射机装置所发射的光学信号的波长。
2.根据权利要求1的接收机装置(Rx1_a,Rx1_c),其特征在于该光学检测器被集成在该光学放大器(Amp_a,Amp_c)中。
3.根据权利要求1的接收机装置(Rx1_b,Rx1_d),其特征在于该光学检测器(D_b,D_d)被集成在该光学反射器(Ref_b)中。
4.根据权利要求1的接收机装置(Rx1_c,Rx1_d),其特征在于该光学反射器包括偏振分离器(Sep_c,Sep_d)和180°的偏振旋转器(Rot_c,Rot_d),并且其特征在于接收的光学信号(λ1)沿着偏振轴分离,以便形成第一分离信号(λ1_1)和第二分离信号(λ1_2),该偏振旋转器和该光学放大器(Amp_c,Amp_d)被安排以便与该偏振分离器形成环路,该第一分离信号沿着一个方向传播而该第二分离信号沿着另一方向传播,所述两个分离信号在偏振分离器中重新结合,以便形成发送回该发射机装置的放大的光学信号。
5.根据权利要求4的接收机装置(Rx1_d),其特征在于该环路包括耦合器,安排在放大器(Amp_d)和旋转器(Rot_d)之间,以便提取光的一部分,并将其引导朝向该光学检测器(D_d)。
6.一种光学终端,包括根据权利要求1的接收机装置、以及包括用于光学信号的发射的光源的发射机装置。
7.一种光学传送系统,包括含有用于光学信号的发射的光源的发射机装置、传送该光学信号的利用波分复用的无源光学网络,该系统的特征在于,其进一步包括根据权利要求1的接收机装置,用于接收该光学信号。
8.一种光学传送系统,包括传送光学信号的利用波分复用的无源光学网络,该系统的特征在于,其进一步包括发射该光学信号的根据权利要求6的第一光学终端、和接收该光学信号的根据权利要求6的第二光学终端。
9.一种用于接收发射机装置所发射的光学信号的方法,该发射机装置包括用于光学信号的发射的光源、传送该光学信号的利用波分复用的无源光学网络,该方法包括以下步骤:
●从该无源光学网络接收(E1,F1,G1,H1)光学信号;
●放大(E2,E5,F2,F5,G3,G6,H3,H6)所接收的光学信号;
●检测(E4,F4,G8,H9)所放大的光学信号中的数据;
●朝向该发射机装置反射(E3,F3)所放大的信号,以便借助于与该发射机装置的光学信号的返回行程,播种该发射机装置所发射的光学信号的波长。
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