CN106576000B - 分光器、信号传输方法和无源光网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分光器，包括光分路器、反射器和光电探测器，所述光电探测器一端与所述光分路器连接，另一端与所述反射器连接，所述分路器的第一输出端耦合到主干光纤，所述分路器的第二输出端耦合到所述光电探测器；其中，所述光分路器接收所述光网络单元发送的第一光信号；将一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给光电探测器；光电探测器接收所述一定比例的第一光信号；将所述第一比例的第一光信号转化为电信号；所述反射器接收光线路终端发送的所述第二光信号；通过光电探测器转换的电信号将第二光信号反射回光线路终端。本发明实施例克服了现有分光器光信号损耗过大，上行传输的距离和分支比受限的问题。

Description

分光器、信号传输方法和无源光网络

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种分光器、信号传输方法和无源光网络(Passive Optical Network，PON)。

背景技术

随着用户对网络带宽需求的增长，传统的铜线宽带接入网面临着带宽瓶颈，而光纤接入网成为下一代宽带接入网的有力竞争者。在各种光纤接入网中，无源光网络(Passive Optical Network，PON)系统最具竞争力。

图1为现有的PON系统的结构示意图。如图1所示，现有的PON系统包括：一个位于中心局的光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)，至少一个无源光分路器(PassiveOptical Splitter，POS)以及位于用户端的至少一个光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)。其中，从OLT到ONU的方向为下行方向，POS在下行方向用于将来自OLT的下行信号功率分割为多个信号并分别发送到至少一个ONU；从ONU到OLT的方向为上行方向，POS在上行方向采用时分复用方式令来自至少一个ONU的至少一个上行信号传送到OLT。

现有的POS包括光纤熔融拉锥(Fused Biconical Taper，FBT)型和平面光波导(Planar Lightwave Circuit，PLC)型。以1∶2的POS为例，在上行方向，其中一分支输入的光信号从ONU传送至OLT的过程中，将有50％的光功率泄露掉，只有剩下50％的光功率能通过，也即3dB损耗。分光比更大时，更大比例的光功率将泄露掉，因此，在上行方向，现有的POS在传输过程中大量光被泄露，进而导致严重的光损耗，分支比无法做到很大，而且上行传输的距离受到很大的限制。

发明内容

本发明实施例提供了一种分光器、信号传输方法和无源光网络，实现长距离大分支比无源光网络的信号传输。

第一方面，本发明实施例提供了一种分光器，位于光线路终端和光网络单元之间，包括光分路器、反射器和光电探测器，所述光电探测器一端与所述光分路器连接，另一端与所述反射器连接，所述分路器的第一输出端耦合到主干光纤，第二输出端耦合到所述光电探测器；其中，

所述光分路器，用于接收所述光网络单元发送的第一光信号；将一定比例的所述第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器；

所述光电探测器，用于接收所述一定比例的第一光信号；将所述一定比例的第一光信号转化为电信号；

所述反射器，用于接收所述光线路终端发送的第二光信号；通过所述光电探测器转换的电信号将所述第二光信号反射回所述光线路终端，其中所述第二光信号的波长与所述光线路终端和所述光网络单元之间进行数据通信所采用的第三光信号的波长不同。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述反射器通过所述电信号驱动所述反射器的反射峰波长发生偏移，使得偏移后的反射峰波长与所述第二光信号的波长重叠，所述第二光信号被反射回光线路终端。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述光分路器包括第一光分路器和第二光分路器，所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光分路器与所述第一光电探测器连接，所述第二光分路器与所述第二光电探测器连接，所述第一光电探测器和第二光电探测器之间串联；其中，

所述第一光分路器，用于接收所述光网络单元发送的第一光信号；将所述一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第一光电探测器；将第二比例的第一光信号发送给所述第二光分路器；

所述第一光电探测器，用于将一定比例的所述第一光信号转换为第一电信号；

所述第二光分路器，用于接收所述第二比例的第一光信号；将第三比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第二光电探测器；

所述第二光电探测器，用于接收所述第一电信号以及所述第三比例的第一光信号；将所述第三比例的第一光信号转换为第二电信号；将所述第一电信号和所述第二电信号发送给所述反射器。

结合第一方面，或第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式中，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述光分路器为方向型耦合器、星型耦合器的一种或组合。

第二方面，本发明实施例还提供了一种信号传输的方法，包括：

接收所述光网络单元发送的第一光信号；发送一定比例的第一光信号；

接收所述一定比例的第一光信号；将所述一定比例的第一光信号转化为电信号；

接收光线路终端发送的第二光信号；通过所述电信号将所述第二光信号反射回所述光线路终端，其中所述第二光信号的波长与用于所述光线路终端和所述光网络单元之间进行数据通信所采用的第三光信号的波长不同。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，通过所述电信号驱动所述反射器的反射峰波长发生偏移，使得偏移后的反射峰波长与所述第二光信号的波长重叠，所述第二光信号被反射回光线路终端。

结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述光分路器包括第一光分路器和第二光分路器，所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，则接收所述光网络单元发送的第一光信号；将一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器具体包括：

接收所述光网络单元发送的第一光信号；将所述一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第一光电探测器；将第二比例的第一光信号发送给所述第二光分路器；

将一定比例的所述第一光信号转换为第一电信号；

接收所述第二比例的第一光信号；将第三比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第二光电探测器；

接收所述第一电信号以及所述第三比例的第一光信号；将所述第三比例的第一光信号转换为第二电信号；将所述第一电信号和所述第二电信号发送给所述反射器。

第三方面，本发明还提供了一种无源光网络，包括光网络单元、光线路终端以及上述的分光器。

基于上述技术方案，本发明实施例的光分路器接收光网络单元发送的第一光信号后将一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器；所述光电探测器将所述第一光信号转化为电信号，所述电信号用于驱动所述反射器将第二光信号反射回光线路终端，其中所述第二光信号的波长与光线路终端发送给光网络单元的用于数据通信的第三光信号的波长不同，克服了现有分光器光信号损耗过大，限制上行传输距离和分支比的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的一种应用场景的示意性框图；

图2为本发明实施例提供的一种无源光网络的分光器的示意性框图；

图3为本发明实施例提供的一种无源光网络的示意性框图；

图4为本发明实施例提供的一种无源光网络的示意性框图；

图5为本发明实施例提供的一种无源光网络的示意性框图；

图6为本发明实施例提供的一种无源光网络的示意性框图；

图7为本发明实施例提供的一种信号传输的方法的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

图1示出了根据本发明实施例的一种应用场景的示意性框图。图1示出了无源光网络PON系统的一般结构。通常而言，一个无源光网络系统包括一个位于中心局的光线路终端OLT，一个用于分支/耦合的无源光分路器以及若干光网络单元ONU。其中POS在PON网络中处于中心位置，用于实现光信号功率的下行分配和上行耦合。通常定义从OLT到ONU端为下行方向，从ONU到OLT端为上行方向。

如图2所示，图2为本发明实施例公开的一种分光器件，位于OLT和ONU之间，该分光器件包括光分路器(Splitter)201、光电探测器(Photodetector，PD)202和反射器203，光电探测器202一端与光分路器201连接，另一端与反射器203连接，分路器201的第一输出端耦合到主干光纤，分路器201的第二输出端耦合到光电探测器202。光分路器201接收所述光网络单元发送的第一光信号，然后将一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器202。光电探测器202接收所述一定比例的第一光信号，然后将所述一定比例的第一光信号转化为电信号。反射器203接收所述光线路终端发送的所述第二光信号，通过所述光电探测器转换的电信号将所述第二光信号反射回所述光线路终端，其中所述第二光信号的波长与用于所述光线路终端和所述光网络单元之间进行数据通信所采用的第三光信号的波长不同。

当ONU发送上行光信号给OLT时，光电探测器202探测到ONU发送的上行光信号，将探测到的上行光信号转换成电信号，该电信号驱使反射器203的反射峰波长发生偏移。当所述反射器203的反射峰波长偏移至与所述OLT发射的第二光信号的波长重叠时，第二光信号沿原光路被反射至OLT，此时OLT就可以接收到该第二光信号。当ONU没有上行光信号发送给OLT时，第二光信号不被反射回去，OLT不接收该第二光信号。ONU发送的光信号最终通过第二光信号发送至OLT。这样OLT接收到的光信号大小就和分路器的损耗无关，只与反射回OLT的第二光信号相关，而主干光纤上的损耗相比分路器的损耗要小得多。

对于OLT侧来说，OLT发送第二光信号，其中所述第二光信号的波长与OLT发送给ONU的用于数据通信的第三光信号的波长不同。具体的，第二光信号可以是O波段(波长为1310nm波段)，也可以是C波段(波长为1550nm波段)。光线路终端无需大功率泵浦光，只需要加普通的激光器即可。OLT侧的第二光信号，可以通过波分复用(Wavelength DivisionMultiplexing，WDM)，也可以通过环形器耦合进主干光路中。

光分路器201和光电探测器202的数量根据实际情况而定。

对于具有多个光分路器和光电探测器来说，比如两个分路器和两个光电探测器，一种连接方式是所述第一光分路器与所述第一光电探测器连接，所述第二光分路器与所述第二光电探测器连接，所述第一光电探测器和第二光电探测器之间串联；其中，所述第一光分路器接收所述ONU发送的第一光信号，将所述一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第一光电探测器，将第二比例的第一光信号发送给所述第二光分路器。第一光电探测器将一定比例的所述第一光信号转换为第一电信号。第二光分路器接收所述第二比例的第一光信号，将第三比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第二光电探测器。第二光电探测器，用于接收所述第一电信号以及所述第三比例的第一光信号，将所述第三比例的第一光信号转换为第二电信号，将所述第一电信号和所述第二电信号发送给所述反射器。

如图3所示，分路器A为第一光分路器，分路器B为第二光分路器，光电探测器A为第一光电探测器，光电探测器B为第二光电探测器，光电探测器A与光电探测器B串联。其中，分路器A、分路器B以及反射器所在的线路为主干光路。分路器A接收所述ONU发送的第一光信号，将所述一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器A，将第二比例的第一光信号发送给所述分路器B。光电探测器A将一定比例的所述第一光信号转换为第一电信号。分路器B接收所述第二比例的第一光信号，将第三比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给光电探测器B。光电探测器B接收所述第一电信号以及所述第三比例的第一光信号，将所述第三比例的第一光信号转换为第二电信号，将所述第一电信号和所述第二电信号发送给所述反射器。

如图4所示，还可以进一步包括第三光分路器，比如分路器C，图中分路器C的第二输出端连接到光电探测器B，当然可以连接到其他任一一个光电探测器。其中，分路器A、分路器B、分路器C以及反射器所在的线路为主干光路。分路器C接收分路器B发送的第四例的第一光信号，然后分路出两路光信号，其中第五例的光信号通过所述第二输出端发送给光电探测器B，第六比例的光信号发送给反射器。

需要说明的是，上述实施例中提到的一定比例、第二比例等等根据分路器的分光器参数确定。举例说明，对于2:2分路器来说，一定比例和第二比例都等于50％，第三比例和第四比例等于25％，第五比例和第六比例等于12.5％。对于4:4分路器来说，一定比例和第二比例都等于25％，第三比例和第四比例等于12.5％，第五比例和第六比例等于6.25％，以此类推。

可以理解，分光器中分路器与光电探测器的连接关系并不局限于图3、图4的示例，还可以有更多的连接方式。一个光电探测器可以接收任意多个分路器输出的光信号。如图5所示，以1:8POS为例，分路器A、B、C、D的第二输出端输出的光输入到光电探测器A中，分光器E、F、G的第二输出端输出的光均输入到另一个光电探测器B中，这样连接的好处是：(1)两个光电探测器A和B中接收到的光功率比较均匀，电信号比较接近，光电探测器A接收到4/8(50％)的上行光功率，光电探测器B接收到3/8(37.5％)，分支比越高，光电探测器B越接近50％；(2)节约光电探测器使用量，降低成本。

通过以上实施例，分光器将每个分路器“泄露”掉的光信号转化为电信号，同时OLT下发一个不同于OLT发送给ONU的用于数据通信的光信号的光信号，该光信号被分光器反射回去，反射回去的光信号等同于从ONU上行到达OLT侧的光信号，被分光器反射回去光信号的光强远远大于最终从ONU上行到达OLT侧的光信号，从ONU上行到达OLT侧的光信号可以使用，也可以忽略不计。通过以上实施例，解决了现有分光器光信号损耗过大，上行传输的距离及分光比受限的问题。

下面以光分路器为2：2方向型耦合器为例进行详细说明。

如图4所示，假设每个分路器为2：2方向型耦合器，每个分路器的第一输出端耦合到主干光纤，第二输出端连接至PD上。其中，分路器A、分路器B、分路器C以及反射器所在的线路为主干光路，每个分路器上行光的50％光功率在主干光纤，50％光功率在第二输出端，这样就相当于将50％光功率即3dB损耗通过方向耦合器的结构最大效率地收集到第二输出端，第二输出端连接至光电探测器上，每个光电探测器通过电连接连接到主干光纤的反射器上。假设ONU上行的光功率为100％，通过分路器A后，50％光功率在主干光纤发送到分路器B，50％光功率在第二输出端。分路器B输出到主干光纤的光功率为25％，25％光功率在第二输出端。分路器C输出到主干光纤的光功率为12.5％，12.5％光功率在第二输出端，最终有87.5％的光功率转化为电信号。优选地，反射器可以选用分布布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector，DBR)。

除了上述光分路器型号为方向型耦合器外，还有多种选择，比如星型耦合器，或方向型耦合器与星型耦合器的组合等等。图6基于LPOS的PON网络的另一个实施例，该实施例相比于图4，区别在于最后一段分路器使用了多模干涉(Multimode Interference，MMI)星型耦合器，相比于图4，可以避免PLC波导之间的交叉损耗，且尺寸相比方向耦合器型的LPOS可以降低很多，利于小型化。

上述PON网络结构中，根据不同的需求，也可以在LPOS前面或后面级联普通的POS，构成多级分光结构。LPOS可以由光纤型方向耦合器级联而成，也可以由波导型方向耦合器级联而成，相比于光纤型的LPOS，波导型的LPOS尺寸将更小，更适于制作大分支比的LPOS。

基于本发明实施例，对于现有的PON网络，对主干光路和ONU无需作任何改动，只需要升级OLT和光分路器，利于旧网升级改造。

第二方面，基于以上实施例，如图7所示，本发明实施例还公开了一种信号传输的方法，包括以下步骤：

步骤701：光分路器接收所述光网络单元发送的第一光信号，然后将一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器。

具体的，当ONU发送上行光信号给OLT时，光分路器接收ONU发送的第一光信号，一定比例的光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器。比例根据分路器的分光比确定。对于2:2的分路器，有50％的的第一光信号通过第二输出端输出给所述光电探测器。对于4:4的分路器，有25％的的第一光信号通过第二输出端输出给所述光电探测器。

步骤702：光电探测器接收所述一定比例的第一光信号，然后将所述一定比例的第一光信号转化为电信号。

步骤703：反射器接收所述光线路终端发送的所述第二光信号，通过所述光电探测器转换的电信号将所述第二光信号反射回所述光线路终端，其中所述第二光信号的波长与用于所述光线路终端和所述光网络单元之间进行数据通信所采用的第三光信号的波长不同。

反射器接收OLT连续发送的第二光信号，一定比例的第一光信号转化为电信号，电信号驱动光电探测器的反射峰波长发生偏移，偏移后的反射峰波长与第二光信号的波长重叠，将接收的第二光信号反射回OLT。

通过以上实施例，分光器将每个分路器“泄露”掉的光信号转化为电信号，同时OLT下发一个不同于OLT发送给ONU的用于数据通信的光信号的光信号，该光信号被分光器反射回去，反射回去的光信号等同于从ONU上行到达OLT侧的光信号，并且被分光器反射回去光信号的光强远远大于最终从ONU上行到达OLT侧的光信号。从ONU上行到达OLT侧的光信号可以使用，也可以忽略不计。通过以上实施例，解决了现有分光器光信号损耗过大，上行传输的距离及分支比受限的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分光器，位于光线路终端和光网络单元之间，其特征在于，包括光分路器、反射器和光电探测器，所述光电探测器一端与所述光分路器连接，另一端与所述反射器连接，所述分路器的第一输出端耦合到主干光纤，第二输出端耦合到所述光电探测器；其中，

所述光分路器，用于接收所述光网络单元发送的第一光信号；将一定比例的所述第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器；

所述光电探测器，用于接收所述一定比例的第一光信号；将所述一定一定比例的第一光信号转化为电信号；

所述反射器，用于接收所述光线路终端发送的第二光信号；通过所述光电探测器转换的电信号将所述第二光信号反射回所述光线路终端，其中所述第二光信号的波长与所述光线路终端和所述光网络单元之间进行数据通信所采用的第三光信号的波长不同。

2.根据权利要求1所述的分光器，其特征在于，所述反射器通过所述电信号驱动所述反射器的反射峰波长发生偏移，使得偏移后的反射峰波长与所述第二光信号的波长重叠，所述第二光信号被反射回光线路终端。

3.根据权利要求1所述的分光器，其特征在于，所述光分路器包括第一光分路器和第二光分路器，所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光分路器与所述第一光电探测器连接，所述第二光分路器与所述第二光电探测器连接，所述第一光电探测器和第二光电探测器之间串联；其中，

所述第一光分路器，用于接收所述光网络单元发送的第一光信号；将所述一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第一光电探测器；将第二比例的第一光信号发送给所述第二光分路器；

所述第一光电探测器，用于将一定比例的所述第一光信号转换为第一电信号；

所述第二光分路器，用于接收所述第二比例的第一光信号；将第三比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第二光电探测器；

所述第二光电探测器，用于接收所述第一电信号以及所述第三比例的第一光信号；将所述第三比例的第一光信号转换为第二电信号；将所述第一电信号和所述第二电信号发送给所述反射器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的分光器，其特征在于，所述光分路器为方向型耦合器、星型耦合器的一种或组合。

5.一种信号传输的方法，其特征在于，包括：

接收光网络单元发送的第一光信号；发送一定比例的第一光信号；

接收所述一定比例的第一光信号；将所述一定一定比例的第一光信号转化为电信号；

接收光线路终端发送的第二光信号；

通过所述电信号将所述第二光信号反射回所述光线路终端，其中所述第二光信号的波长与用于所述光线路终端和所述光网络单元之间进行数据通信所采用的第三光信号的波长不同。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过所述电信号驱动所述反射器的反射峰发生偏移，使得偏移后的反射峰与所述第二光信号的波长重叠，所述第二光信号被反射回光线路终端。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，位于光线路终端和光网络单元之间的分光器，包括光分路器、反射器和光电探测器，所述光电探测器一端与所述光分路器连接，另一端与所述反射器连接，所述分路器的第一输出端耦合到主干光纤，第二输出端耦合到所述光电探测器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述光分路器包括第一光分路器和第二光分路器，所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，则接收所述光网络单元发送的第一光信号；发送一定比例的第一光信号，包括：接收所述光网络单元发送的第一光信号，将一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，接收所述光网络单元发送的第一光信号，将一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述光电探测器具体包括：

接收所述光网络单元发送的第一光信号；将所述一定比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第一光电探测器；将第二比例的第一光信号发送给所述第二光分路器；

将一定比例的所述第一光信号转换为第一电信号；

接收所述第二比例的第一光信号；将第三比例的第一光信号通过所述第二输出端发送给所述第二光电探测器；

接收所述第一电信号以及所述第三比例的第一光信号；将所述第三比例的第一光信号转换为第二电信号；将所述第一电信号和所述第二电信号发送给所述反射器。

10.一种无源光网络，其特征在于，包括光网络单元、光线路终端以及如权利要求1-4任一项所述的分光器。