CN112865913A - 一种基于移动前传的放大饱和rsoa光源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护一种基于移动前传的放大饱和RSOA光源装置,其包括:发送端基带信号DSP模块、数模转换器、电光转换模块、单模光纤、光电探测器、模数转换器、接收端基带信号DSP模块,所述电光转换模块为一种双RSOA自注入结构,包括偏置器、自注入反射半导体光放大器RSOA1、法拉第旋转器、标准阵列波导光栅、法拉第旋转镜、光耦合器、半导体光放大器RSOA2,该发明基于WDM‑PON传输技术,通过对移动前传自注入光源的设计,解决了传统移动前传装置成本高昂,自注入装置传输信号受限等问题,提高了移动前传系统的易用性。
Description
技术领域
本发明属于移动前传、WDM-PON领域,尤其是RSOA、谐振光纤腔技术等相关技术。
背景技术
随着移动互联网进入高速发展期,面向第五代移动通信(5G)的移动前传网络,已经成为国内外移动通信领域的研究热点。随着5G技术的发展,应用于移动前传的有源光载无线技术将面临着成本敏感,高速器件采购受到严格监管,传输信号方式受限等困境。而波分复用无源光网络(WDM-PON)技术在移动前传上的应用,大大的降低了移动前传的成本,也由于无源器件的高可靠性而省去了大量维护成本。而研究基于移动前传的放大饱和反射半导体光放大器(RSOA)光源方法及装置,就是要研究如何在WDM-PON领域中,满足高传输效率、低设计复杂度、低成本的要求。为了达到这些设计要求,早些年有学者提出了在光网络单元(ONU)中采用RSOA的强度调制方案(R.P.Giddings,E.Hugues-Salas,X.Q.Jin,etal.Experimental demonstration of real-time optical OFDM transmission at7.5Gb/s over 25-km SSMF using a 1-GHz RSOA[J].IEEE Photonics TechnologyLetters,2010,22(11):745-747)。但此方法仍然需要在电光转换中使用较为昂贵的多波长激光器来为RSOA提供指定波长的光波,并且只能支持传输较低速率的传输信号。而在2013年,有人使用4GHz调制带宽的自注入RSOA和光线路终端(OLT)端复杂的电色散均衡技术实现了10Gb/s的NRZ-OOK信号传输(L.Marazzi,P.Parolari,M.Brunero,et al.Up to 10.7-Gb/s high-PDG RSOA-based colorless transmitter for WDM networks[J].IEEEPhotonics Technology Letters,2013,25(7):637-640)但是其传输的高消光比NRZ-OOK信号已经不能满足现在5G网络移动前传的传输需求。因此,若能将自注入RSOA光源应用于移动前传网络中,降低自注入PON技术中较高的光信号相对强度噪声(PIN),减少自注入光纤腔中剩余强度调制串话,确保ONU的低成本及无色化,成为了移动前传网络中重要的研究方向。
基于以上原因及发明目的,本发明提出通过基于移动前传的放大饱和RSOA光源方法来达到设计目标。在光电转换模块中,基于工作在放大饱和区间的RSOA,可以采用双RSOA自注入结构。其中双RSOA自注入结构还可以通过对个别器件进行增减替换以满足移动前传器件多样性要求,如在放大饱和RSOA2前加入SOA或是将RSOA1换为WRC-FPLD。三种结构都能够有效替代传统的单自注入RSOA结构以达到WDM-PON或移动前传领域中高传输效率、低设计复杂度、低成本的要求。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于移动前传的放大饱和RSOA光源装置方法。本发明的技术方案如下:
一种基于移动前传的放大饱和RSOA光源装置,其包括:
发送端基带信号DSP模块、数模转换器、电光转换模块、单模光纤、光电探测器、模数转换器、接收端基带信号DSP模块,其中,所述发送端基带信号DSP模块生成多路LTE信号,再通过信道聚合后传入到数模转换器中,将聚合的信号转换为模拟电信号;然后进入电光转换模块中进行转换,所述电光转换模块采用工作在放大饱和区间的反射式半导体放大器(RSOA)参与的谐振光纤腔作为移动前传的直接调制电光调制模块,电光调制模块输出光信号传入单模光纤中传输,在接收端,光电探测器通过光电二极管探测将接收到的光信号转换为电信号,通过模数转换器将模拟电信号转换成数字信号后,将电信号输入到接收端基带信号DSP模块中进行基带数字信号处理,并对接收到的各通道信号分别进行性能检测。
进一步的,所述电光转换模块为一种双RSOA自注入结构,包括偏置器、自注入反射半导体光放大器RSOA1、法拉第旋转器、标准阵列波导光栅、法拉第旋转镜、光耦合器、半导体光放大器RSOA2。数模转换器输出模拟信号与偏置电流在偏置器中混合后,用以直接驱动RSOA1实现强度调制,标准阵列波导光栅用于光信号的分割,法拉第旋转器与法拉第旋转镜的作用是使入射光与反射光的偏振互相不受影响,从而在远程节点调节光的偏振态,光耦合器用于将光分为两路,半导体光放大器RSOA2工作在深度饱和状态,对输入的光信号进行反射放大,RSOA1与法拉第旋转器被放置于WDM-PON的光网络单元ONU中,谐振光纤腔中RSOA2,法拉第旋转镜,光滤波器及光耦合器的可以放置在远程节点RN、光线路终端OLT或光网络单元ONU中。
进一步的,当RSOA2放置在远程节点RN中时,标准阵列波导光栅替代光滤波器来对光信号进行分割,避免光信号及频谱的浪费,并能提供给不同的ONU,法拉第旋转器与法拉第旋转镜的作用是使入射光与反射光的偏振互相不受影响,从而在远程节点调节光的偏振态,而RSOA2的位置可以通过RSOA1与标准阵列波导光栅之间的光纤长度的不同来调整;接下来,已调光信号输入到光耦合器中,光耦合器将输入的光信号分为两个部分:其中一部分输入到RSOA2中进行放大和反射,最后返回RSOA1进行再调制;光耦合器输出的另一部分光信号作为电光转换模块的输出信号注入到光纤链路中进行信号的传递;在WDM-PON中,RSOA2工作在增益饱和区间下。
进一步的,当在偏振控制器前加入饱和半导体光放大器SOA时,利用SOA高效的动态增益,放大传输的光信号,减少谐振光纤腔中光信号较高的相对强度噪声,使得RSOA2工作在深度饱和工作区间,以方便RSOA1进行再调制。
进一步的,当将RSOA1换为弱谐振腔法布里-珀罗激光二极管WRC-FPLD322时,WRC-FPLD 322也是另一种谐振光纤腔结构,由于WRC-FPLD 322有着较大的腔长,且有着高度不对称的涂层设计,使得其前端反射率低,能够有效的实现多纵模输出。
本发明的优点及有益效果如下:
本发明利用了移动前传技术及WDM-PON技术的快速发展,具有如下优点:工作在放大饱和区间下RSOA参与的谐振光纤腔作为移动前传光源(以前移动前传光源多是用外调制方法进行电光转换)进行电光转换直接调制,打破了传统自注入RSOA技术对传输信号类型的限制,实现了传输信号无色传输,降低了光纤腔中光信号的相对强度噪声和剩余强度调制的串话,大幅度的降低了前传网络的搭建成本。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例的系统框图。
图2.双RSOA自注入结构示意图1。
图3.双RSOA+SOA自注入结构示意图2。
图4.WRC-FPLD+RSOA自注入结构示意图3。
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、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是:
如图1所示,本发明由基带信号DSP(发送端)模块10、数模转换器20、电光转换模块30、单模光纤40、光电探测器50、模数转换器60、基带信号DSP(接收端)70构成。
如图2所示,基带信号DSP(发送端)模块输出的模拟信号与偏置电流在偏置器301中混合后,用以直接驱动RSOA1 302实现强度调制,RSOA1 302与法拉第旋转器303通常被放置于WDM-PON的光网络单元(ONU)中。而谐振光纤腔中其他部分,如法拉第旋转镜305,RSOA2307,光滤波器及光耦合器306的位置则较为灵活,可以将其放置在远程节点(RN)、光线路终端(OLT)或光网络单元(ONU)中,当RSOA2 307放置在RN中时,标准的阵列波导光栅304可以替代光滤波器来对光信号进行分割,避免光信号及频谱的浪费,并能提供给不同的ONU。法拉第旋转器303与法拉第旋转镜305的作用是使入射光与反射光的偏振互相不受影响,从而在远程节点调节光的偏振态。而RSOA2 307的位置可以通过RSOA1 302与标准阵列波导光栅304之间的光纤长度的不同来调整。接下来,已调光信号输入到光耦合器306中,该光耦合器306将输入的光信号分为两个部分:其中一部分输入到RSOA2 307中进行放大和反射,最后返回RSOA1 302进行再调制。光耦合器306输出的另一部分光信号作为电光转换模块30的输出信号注入到光纤链路40中进行信号的传递。其中RSOA2 307通过直流电源使其达到增益饱和区间。当其工作在增益饱和区间下时,RSOA2 307能够具有信号调制以及信号放大的能力,并且由于其谱宽很宽,强度噪声也较低,所以在WDM-PON中,RSOA2 307一般工作在增益饱和区间下。
如图3所示,基带信号DSP(发送端)模块输出的模拟信号与偏置电流在偏置器301中混合后,用以直接驱动RSOA1 302,谐振光纤腔中其他部分,如RSOA2 307,法拉第旋转镜305,光滤波器及光耦合器306的位置则较为灵活,可以将其放置在RN、OLT或ONU中,当RSOA2307放置在RN中时,标准的阵列波导光栅304可以替代光滤波器来对光信号进行分割,避免光信号及频谱的浪费,并能提供给不同的ONU。法拉第旋转器303与法拉第旋转镜305的作用是使入射光与反射光的偏振互相不受影响,从而在远程节点调节光的偏振态。而RSOA2 307的位置可以通过RSOA1 302与标准阵列波导光栅304之间的光纤长度的不同来调整。RSOA1302同时放大和直接强度调制由标准阵列波导光栅304选择的光波,输入到光耦合器306中,该光耦合器306将输入的光信号分为两个部分:其中一部分通过SOA308后,再被RSOA2 307放大和反射,最后返回RSOA1 302进行再调制。在偏振控制器前加入饱和SOA308是利用饱和SOA高效的动态增益,放大传输的光信号,减少谐振光纤腔中光信号较高的相对强度噪声,使得RSOA2 307工作在深度饱和工作区间,以方便RSOA1 302进行再调制。光耦合器306输出的另一部分光信号作为电光转换模块30的输出信号传入单模光纤40中传输。
如图4所示,模拟信号与偏置电流在偏置器301中混合后,用以直接驱动WRC-FPLD309,WRC-FPLD 309直接强度调制后的光信号通过法拉第旋转器303和标准阵列波导光栅304。接下来,已调光信号输入到光耦合器306中,该光耦合器306将输入的光信号分为两个部分:其中一部分通过工作在增益饱和区的RSOA 307中放大和反射,最后返回WRC-FPLD309进行再调制。由于WRC-FPLD 309有着较大的腔长,且有着高度不对称的涂层设计,使得其前端反射率低,能够有效的实现多纵模输出,所以可以采用WRC-FPLD 309来对信号进行直接调制。光耦合器306输出的另一部分光信号作为电光转换模块30的输出信号传入单模光纤40中传输。
综合以上陈述,本发明具有如下特征。1).打破了传统自注入RSOA技术对传输信号类型的限制,应用场景更广,传输信号类型多样。2).通过工作在放大饱和区间RSOA参与的谐振光纤腔作为移动前传光源,实现了传输信号无色传输,降低了光纤腔中光信号的相对强度噪声和剩余强度调制的串话3).相较于外输入光源的移动前传系统,采用WDM-PON技术的本发明,拥有丰富的光源结构,大幅度降低了设计复杂度和使用成本。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后,技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种基于移动前传的放大饱和RSOA光源装置,其特征在于,包括:
发送端基带信号DSP模块、数模转换器、电光转换模块、单模光纤、光电探测器、模数转换器、接收端基带信号DSP模块,其中,所述发送端基带信号DSP模块生成多路LTE信号,再通过信道聚合后传入到数模转换器中,将聚合的信号转换为模拟电信号;然后进入电光转换模块中进行转换,所述电光转换模块采用工作在放大饱和区间的反射式半导体放大器(RSOA)参与的谐振光纤腔作为移动前传的直接调制电光调制模块,电光调制模块输出光信号传入单模光纤中传输,在接收端,光电探测器通过光电二极管将接收到的光信号转换为电信号,通过模数转换器将模拟电信号转换成数字信号后,将信号输入到接收端基带信号DSP模块中进行接收端的数字信号处理,并对接收到的各通道信号分别进行性能检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于移动前传的放大饱和RSOA光源装置,其特征在于,所述电光转换模块为一种双RSOA自注入结构,包括偏置器、自注入反射半导体光放大器RSOA1、法拉第旋转器、标准阵列波导光栅、法拉第旋转镜、光耦合器、半导体光放大器RSOA2。数模转换器输出的模拟信号与偏置电流在偏置器中混合后,用以直接驱动RSOA1实现强度调制,标准阵列波导光栅用于光信号的分割,法拉第旋转器与法拉第旋转镜的作用是使入射光与反射光的偏振互相不受影响,从而在远程节点调节光的偏振态,光耦合器用于将光分为两路,半导体光放大器RSOA2工作在深度饱和状态,对输入的光信号进行反射放大,RSOA1与法拉第旋转器被放置于WDM-PON的光网络单元ONU中,谐振光纤腔中RSOA2,法拉第旋转镜,光滤波器及光耦合器的可以放置在远程节点RN、光线路终端OLT或光网络单元ONU中。
3.根据权利要求2所述的一种基于移动前传的放大饱和RSOA光源装置,其特征在于,当RSOA2放置在远程节点RN中时,标准阵列波导光栅替代光滤波器来对光信号进行分割,避免光信号及频谱的浪费,并能提供给不同的ONU,法拉第旋转器与法拉第旋转镜的作用是使入射光与反射光的偏振互相不受影响,从而在远程节点调节光的偏振态,而RSOA2的位置可以通过RSOA1与标准阵列波导光栅之间的光纤长度的不同来调整;接下来,已调光信号输入到光耦合器中,光耦合器将输入的光信号分为两个部分:其中一部分输入到RSOA2中进行放大和反射,最后返回RSOA1进行再调制;光耦合器输出的另一部分光信号作为电光转换模块的输出信号注入到光纤链路中进行信号的传递;在WDM-PON中,RSOA2工作在增益饱和区间下。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于移动前传的放大饱和RSOA光源装置,其特征在于,当在偏振控制器前加入饱和半导体光放大器SOA时,利用SOA高效的动态增益,放大传输的光信号,减少谐振光纤腔中光信号较高的相对强度噪声,使得RSOA2工作在深度饱和工作区间,以方便RSOA1进行再调制。
5.根据权利要求2所述的一种基于移动前传的放大饱和RSOA光源装置,其特征在于,当将RSOA1换为弱谐振腔法布里-珀罗激光二极管WRC-FPLD 322时,WRC-FPLD 322也是另一种谐振光纤腔结构,由于WRC-FPLD 322有着较大的腔长,且有着高度不对称的涂层设计,使得其前端反射率低,能够有效的实现多纵模输出。
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黄俊; 郭晓金; 邵凯; 刘科征: "一种WDM光网络中混合波带交换算法研究(英文)", 《重庆邮电大学学报(自然科学版)》 * |
黄俊;邱洪云;邱绍峰;谭钦红;郭晓金;: "基于可调光滤波器的波带交换节点性能研究", 《半导体光电》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112865913B (zh) | 2023-03-28 |
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