CN203554454U - 一种无源光网络、光线路终端olt及其光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无源光网络、光线路终端OLT及其光模块，其中OLT光模块包括：激光器及其驱动电路；激光器包括有源区和分布式布拉格反馈DBR光栅区；驱动电路包括偏置电流供电电路和电流数模转换器IDAC；偏置电流供电电路输出偏置电流到有源区的阳极；有源区根据偏置电流产生光信号从其光通路端输出；IDAC输出控制电流到DBR光栅区的阳极，DBR光栅区根据控制电流调节DBR光栅的谐振频率；DBR光栅区，其光通路端还与有源区的光通路端光路相通，将有源区输出的频率与DBR光栅当前的谐振频率一致的光信号进行谐振输出。本实用新型的OLT光模块可发射不超过16个波长的光信号，以降低无源光网络的复杂度和组网成本。

Description

一种无源光网络、光线路终端OLT及其光模块

技术领域

本实用新型涉及光纤通信领域，尤其涉及一种无源光网络、光线路终端OLT及其光模块。 

背景技术

目前，无源光网络PON（Passive Optical Network）作为光接入系统已经被广泛地部署。随着用户对带宽需要的增长，CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing，稀疏波分复用器）和DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用）等WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）技术被逐步应用到PON中。 

目前的基于WDM的PON（即WDM-PON）的一种架构示意图，如图1所示，可以包括：设置在中心局的光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、OLT侧的WDM器件、设置在终端的光网络单元ONU（Optical Network Unit）和ONU侧的WDM器件。 

OLT中通常设置有OLT系统设备和至少一个OLT光模块；对于每个OLT光模块，该OLT光模块通过光纤与OLT侧的WDM器件的其中一个上行端口相连，用于发射一个波长的下行光信号；该波长符合国际电信联盟电信标准化部ITU-T（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）标准； 

OLT侧的WDM器件一般设置有K个上行端口和一个下行端口，K为不小于OLT光模块的数目的自然数，用于通过各上行端口分别对应接收各OLT光模块发射的下行光信号，将接收的下行光信号耦合后输出； 

ONU侧的WDM器件一般设置有一个上行端口和K个下行端口，用于对接收的耦合后的下行光信号进行分解，得到各波长的下行光信号后；对于每个波长的下行光信号，将该波长的下行光信号通过对应下行端口输出； 

ONU至少有一个；每个ONU通常设置有ONU光模块，该ONU光模块通过光纤与ONU侧的WDM器件的其中一个下行端口相连，用于接收特定波长的下行光信号。 

事实上，现有的WDM-PON，对于每个波长的下行光信号，对应设置有发射该波长下行光信号的OLT光模块，和接收该波长下行光信号的ONU光 模块；每个波长的下行光信号对应一个下行信道。 

但是，现有技术方案的OLT光模块往往只发射单一波长的光信号，导致现有的WDM-PON需要在OLT处对应于每一个波长的下行光信号，设置一种OLT光模块。 

因此，现有OLT光模块的发射波长单一，导致包含多个OLT光模块的WDM-PON的较复杂、组网成本较高。 

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种无源光网络、光线路终端OLT及其光模块，用以实现一种光线路终端光模块即可发射WDM-PON中多个波长的光信号，从而降低了WDM-PON的复杂度和组网成本。 

本实用新型的技术方案根据一个方面，提供了一种光线路终端OLT光模块，包括：激光器及其驱动电路；其中，所述激光器包括：有源区和分布式布拉格反馈DBR光栅区；所述驱动电路包括：偏置电流供电电路和电流数模转换器IDAC； 

所述偏置电流供电电路与所述激光器的有源区的阳极电相连，用于向所述激光器的有源区输出偏置电流； 

所述激光器的有源区用于根据接收的偏置电流产生光信号从本有源区的光通路端输出； 

所述IDAC与所述激光器的DBR光栅区的阳极电相连，用于向所述DBR光栅区输出控制电流，所述DBR光栅区根据接收的控制电流，调节DBR光栅的谐振频率； 

所述DBR光栅区，其光通路端还与所述有源区的光通路端光路相通，用于接收所述有源区输出的光信号，并将接收的光信号中，频率与DBR光栅的当前的谐振频率一致的光信号进行谐振输出。 

较佳地，所述DBR光栅区，具体包括：DBR光栅和光波导。 

进一步，所述OLT光模块，还包括：温度调节电路模块；所述温度调节电路模块具体包括： 

温度检测电路，其与所述激光器集成于同一芯片中，用于检测所述激光器的温度，并将检测到的温度转化成电压信号； 

温度控制电路单元，与所述温度检测电路的输出端相连；用于获取所述温度检测电路转化出的电压信号；当确定获取的电压信号高于所述设定工作 温度对应的电压时，从正向电流输出端输出温控电流；当确定获取的电压信号低于所述设定工作温度对应的电压时，从反向电流输出端输出温控电流； 

热电制冷器TEC，其阳极与所述温度控制电路单元的正向电流输出端相连，其阴极与所述温度控制电路单元的反向电流输出端相连，其热沉面与所述激光器的芯片面接触；用于当所述温控电流从本TEC的阳极输入，流经本TEC后从本TEC的阴极输出时，所述TEC通过其热沉面对所述激光器进行加热；当所述温控电流从本TEC的阴极输入，流经本TEC后从本TEC的阳极输出时，所述TEC通过其热沉面对所述激光器进行制冷；使得所述激光器处于设定工作温度。 

较佳地，所述温度检测电路，具体包括：分压电阻和温度传感器。 

较佳地，所述温度传感器，具体为：热敏电阻或热电偶。 

进一步，所述OLT光模块，还包括：内置于所述激光器中的光电二极管，用于根据探测到的所述激光器发射出的光信号，产生反馈电流输出到所述IDAC的反馈电流输入端；以及 

所述IDAC还用于根据接收的反馈电流，调整输出到所述DBR光栅区的阳极的控制电流。 

较佳地，所述谐振频率对应的波长，具体为：从1598.89nm至1611.79nm、间隔为100Ghz的波长。 

本实用新型的技术方案还根据另一个方面，还提供了一种光线路终端OLT，包括：OLT系统设备和与其相连接的N个本实用新型提供的OLT光模块，N为不大于16的自然数。 

本实用新型的技术方案还根据另一个方面，还提供了一种无源光网络，包括：OLT、OLT侧的WDM器件，ONU侧的WDM器件，以及N个ONU；其中， 

所述OLT包括：OLT系统设备和与其相连接的N个本实用新型提供的OLT光模块，N为不大于16的自然数； 

所述OLT侧的WDM器件，其各上行端口分别与各OLT光模块光路相通；其下行端口与所述ONU侧的WDM器件的上行端口通过光纤相连； 

所述ONU侧的WDM器件的每个下行端口分别与一个ONU光路相通。 

本实用新型的技术方案，在现有技术方案的基础上，在激光器中增加了DBR光栅区；通过向DBR光栅区加载控制电流，使得激光器可以发射出频率与DBR光栅当前谐振频率一致的光信号；从而可以实现一种OLT光模块发 射WDM-PON中不超过16个波长的光信号，可以降低WDM-PON的复杂度和组网成本。 

进一步，还可以在OLT光模块中增加温度控制电路模块；通过温度控制电路模块将激光器的温度调节到并稳定在设定工作温度，使得激光器发射出的光信号的波长更精确、更稳定。 

附图说明

图1为现有技术方案的基于WDM的无源光网络的一种架构示意图； 

图2为本实用新型实施例的基于WDM的无源光网络的一种架构示意图； 

图3为本实用新型实施例的OLT光模块的内部结构示意图； 

图4a为本实用新型实施例的激光器及其驱动电路的内部结构示意图； 

图4b为本实用新型实施例的温度调节电路模块的内部结构示意图； 

图5为本实用新型实施例的温度检测电路的内部结构示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。 

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。 

本实用新型的发明人考虑到，在现有的光线路终端OLT光模块中的激光器中增加光栅区，激光器中的有源区在加载偏置电流后，发射宽光谱的光信号；光栅区中的光栅接收到宽光谱的光信号后，将频率与光栅的谐振频率一致的光信号进行谐振后输出。可以通过改变光栅的谐振频率，改变激光器输出的光信号的频率（波长），从而可以实现一种OLT光模块发射多种波长的光信号，从而降低了WDM-PON的复杂度和组网成本。 

下面结合附图介绍本实用新型的技术方案。本实用新型的基于波分复用WDM的无源光网络PON（即WDM-PON）的一种架构示意图，如图2所示，可以包括：设置在中心局的光线路终端OLT、OLT侧的WDM器件、设置在终端的光网络单元ONU和ONU侧的WDM器件。 

OLT中通常设置有OLT系统设备和N个本实用新型实施例的OLT光模块，N为不大于16的自然数；对于每个OLT光模块，该OLT光模块用于发射一个波长的下行光信号，该波长为符合ITU-T标准的波长； 

OLT侧的WDM器件一般设置有N个上行端口和一个下行端口，其各上限端口分别与各OLT光模块光路相通，用于通过各上行端口分别对应接收各OLT光模块发射的下行光信号，将接收的下行光信号耦合后从下行端口输出； 

ONU侧的WDM器件一般设置有一个上行端口和N个下行端口，其上行端口通过光纤与OLT侧的WDM器件的下行端口相连，用于对接收的耦合后的下行光信号进行分解，得到各波长的下行光信号；对于每个波长的下行光信号，将该波长的下行光信号通过对应下行端口输出； 

ONU的数目为N个；每个ONU通常设置有ONU光模块，各ONU光模块分别与ONU侧WDM器件的各下行端口光路相通，用于接收各波长的下行光信号。 

本实用新型实施例的OLT光模块的内部结构示意图，如图3所示，可以包括：激光器301和激光器的驱动电路302。 

激光器301的内部结构示意图，如图4a所示，可以包括：有源区401和分布式布拉格反馈DBR（Distributed Bragg Reflector）光栅区402。 

有源区401和DBR光栅区402均集成在光激光301的芯片中，有源区401的光通路端与DBR光栅区402的光通路端光路相通；有源区401的光输出端作为激光器301的光信号输出端； 

DBR光栅区402，可以包括DBR光栅（图中未标）和光波导（图中未标）；DBR光栅区402的光反射端设置有增反膜；DBR光栅和光波导之间的设置位置关系为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。 

驱动电路302的内部结构示意图，如图4a所示，可以包括：偏置电流供电电路411和电流数模转换器IDAC（Current Digital-Analog-Converter）412。 

偏置电流供电电路411的输出端与激光器301的有源区401的阳极电相连；IDAC412的输出端与激光器301的DBR光栅区402的阳极电相连；有源区401的阴极和DBR光栅区402的阴极均接地。 

本实用新型实施例的OLT光模块发射符合ITU-T标准的波长的光信号的原理如下： 

激光器301的有源区401接收到偏置电流供电电路411输出的偏置电流后，产生光信号从本有源区的光通路端输出；该光信号包含的频率范围较广，例如，包含了ITU-T标准中L波段的各波长（频率）的频率范围； 

IDAC412输出控制电流到激光器301的DBR光栅区402的阳极； 

DBR光栅区402接收到控制电流后，根据接收的控制电流，调节DBR光栅的谐振频率，得到DBR光栅当前的谐振频率； 

DBR光栅区402接收有源区401输出的光信号，并将接收的光信号中，频率与DBR光栅当前的谐振频率一致的光信号进行谐振反射后，经DBR光栅区402的光通路端、有源区401的光通路端，从有源区401的光输出端发射出去。 

DBR光栅区402中的DBR光栅的谐振频率对应的波长为符合ITU-T标准的波长，具体可以如下表1所示： 

表1 

本实用新型实施例的技术方案，在现有的OLT光模块中的激光器的基础上，增加了DBR光栅区，通过向DBR光栅区加载控制电流调节DBR光栅的谐振频率，使得DBR光栅区可以发射出频率与DBR光栅当前谐振频率一致的光信号；从而可以实现一种OLT光模块发射WDM-PON中不超过16个波 长的光信号，可以降低WDM-PON的复杂度和组网成本。 

为了提高激光器301输出光信号的波长的精度和稳定性，如图3所示，本实用新型实施例的光模块301中，还可以包括：温度调节电路模块303。 

上述温度调节电路模块303的内部结构示意图，如图4b所示，可以包括：温度检测电路421、温度控制电路单元422和热电制冷器TEC（Thermoelectric Cooler）423。 

温度检测电路421，其可以与激光器301集成于同一芯片中，用于检测激光器301的温度，并将检测到的温度转化成电压信号； 

温度控制电路单元422与温度检测电路421的输出端相连；用于获取温度检测电路421转化出的电压信号；当确定获取的电压信号高于设定工作温度对应的电压时，从正向电流输出端输出温控电流；当确定获取的电压信号低于设定工作温度对应的电压时，从反向电流输出端输出温控电流； 

热电制冷器TEC423，其阳极（TEC+）与温度控制电路单元422的正向电流输出端相连，其阴极（TEC-）与温度控制电路单元422的反向电流输出端相连，其热沉面与激光器301的芯片面接触；用于当温度控制电路单元422输出的温控电流从本TEC的阳极输入，流经本TEC后从阴极输出时，TEC423通过其热沉面对激光器301的芯片进行加热；当温度控制电路单元422输出的温控电流从本TEC的阴极输入，流经本TEC后从阳极输出时，TEC423通过其热沉面对激光器301的芯片进行制冷；从而可以使得芯片中的激光器301达到并保持在设定工作温度。 

事实上，当激光器301处于设定工作温度时，激光器301输出对应设定工作温度的设定波长的光信号。 

设定波长为符合ITU-T标准的波长，具体如上表1所示；设定工作温度与设定波长的对应关系为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。 

由于TEC对温度的调节精度可以达到0.01℃，相应地对激光器301波长的调节精度可以达到0.0012nm；因此，增加温度调节电路模块303后，激光器301输出的光信号的波长，比上述DBR光栅谐振频率对应的波长更精确。 

上述温度检测电路421的内部结构示意图，如图5所示，可以包括分压电阻501和温度传感器502。 

温度传感器502可以是热敏电阻或者热电偶。 

分压电阻501的一端加载高电平，另一端与温度传感器（以热敏电阻为例）502的一端相连，热敏电阻502的另一端接地； 

热敏电阻502用于根据检测到的激光器301的温度，改变本热敏电阻的电阻值，使得本热敏电阻在非接地端产生电压信号。 

为了稳定DBR光栅区402中DBR光栅的谐振频率，作为更优化的方案，如图3所示，本实用新型实施例的OLT光模块中的激光器还可以包括：光电二极管403。 

光电二极管403与激光器301的输出端光路相通，光电二极管403的阴极与IDAC412的反馈电流输入端电相连。 

光电二极管403用于根据探测到的激光器301发射出的光信号，产生相应的反馈电流输出到IDAC412的反馈电流输入端； 

IDAC412还用于根据接收到的反馈电流，调整输出到DBR光栅区402的阳极的控制电流；可以实现通过监测反馈电流来稳定DBR光栅区402中的DBR光栅的谐振频率。 

本实用新型实施例的OLT光模块中的激光器301的驱动电路302，还可以与OLT光模块外部的OLT系统设备相连。 

驱动电路302还用于将接收到的OLT系统设备输出的调制信号加载到激光器301的有源区401上；用以使得有源区401发射经过调制的光信号。 

因此，本实用新型实施例的OLT光模块中的激光器301，无需与其输出端光路相通的外置调制器，即可发射经过调制的光信号，进一步降低OLT光模块的成本。 

本实用新型的技术方案，在现有技术方案的基础上，在激光器中增加了DBR光栅区；通过向DBR光栅区加载控制电流，使得激光器可以发射出频率与DBR光栅当前谐振频率一致的光信号；从而可以实现一种OLT光模块发射WDM-PON中不超过16个波长的光信号，可以降低WDM-PON的复杂度和组网成本。 

进一步，还可以在OLT光模块中增加温度控制电路模块；通过温度控制电路模块将激光器的温度调节到并稳定在设定工作温度，使得激光器发射出的光信号的波长更精确、更稳定。 

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (9)

1.一种光线路终端OLT光模块，其特征在于，包括：激光器及其驱动电路；其中，所述激光器包括：有源区和分布式布拉格反馈DBR光栅区；所述驱动电路包括：偏置电流供电电路和电流数模转换器IDAC；

所述偏置电流供电电路与所述激光器的有源区的阳极电相连，用于向所述激光器的有源区输出偏置电流；

所述激光器的有源区用于根据接收的偏置电流产生光信号从本有源区的光通路端输出；

所述IDAC与所述激光器的DBR光栅区的阳极电相连，用于向所述DBR光栅区输出控制电流，所述DBR光栅区根据接收的控制电流，调节DBR光栅的谐振频率；

所述DBR光栅区，其光通路端还与所述有源区的光通路端光路相通，用于接收所述有源区输出的光信号，并将接收的光信号中，频率与DBR光栅的当前的谐振频率一致的光信号进行谐振反射后，经所述DBR光栅区的光通路端、所述有源区的光通路端，从所述有源区的光输出端发射出去。

2.如权利要求1所述的OLT光模块，其特征在于，所述DBR光栅区，具体包括：DBR光栅和光波导。

3.如权利要求1所述的OLT光模块，其特征在于，还包括：温度调节电路模块；所述温度调节电路模块具体包括：

温度检测电路，其与所述激光器集成于同一芯片中，用于检测所述激光器的温度，并将检测到的温度转化成电压信号；

温度控制电路单元，与所述温度检测电路的输出端相连；用于获取所述温度检测电路转化出的电压信号；当确定获取的电压信号高于所述设定工作温度对应的电压时，从正向电流输出端输出温控电流；当确定获取的电压信号低于所述设定工作温度对应的电压时，从反向电流输出端输出温控电流；

热电制冷器TEC，其阳极与所述温度控制电路单元的正向电流输出端相连，其阴极与所述温度控制电路单元的反向电流输出端相连，其热沉面与所述激光器的芯片面接触；用于当所述温控电流从本TEC的阳极输入，流经本TEC后从本TEC的阴极输出时，所述TEC通过其热沉面对所述激光器进行加热；当所述温控电流从本TEC的阴极输入，流经本TEC后从本TEC的阳极输出时，所述TEC通过其热沉面对所述激光器进行制冷；使得所述激光器处于设定工作温度。

4.如权利要求3所述的OLT光模块，其特征在于，所述温度检测电路，具体包括：分压电阻和温度传感器。

5.如权利要求4所述的OLT光模块，其特征在于，所述温度传感器，具体为：热敏电阻或热电偶。

6.如权利要求1所述的OLT光模块，其特征在于，还包括：内置于所述激光器中的光电二极管，用于根据探测到的所述激光器发射出的光信号，产生反馈电流输出到所述IDAC的反馈电流输入端；以及

所述IDAC还用于根据接收的反馈电流，调整输出到所述DBR光栅区的阳极的控制电流。

7.如权利要求1所述的OLT光模块，其特征在于，所述谐振频率对应的波长，具体为：从1598.89nm至1611.79nm、间隔为100Ghz的波长。

8.一种光线路终端OLT，包括：OLT系统设备和与其相连接的N个如权利要求1-7任一所述的OLT光模块，N为不大于16的自然数。

9.一种无源光网络，包括：OLT、OLT侧的WDM器件，ONU侧的WDM器件，以及N个ONU；其中，

所述OLT包括：OLT系统设备和与其相连接的N个如权利要求1-7任一所述的OLT光模块，N为不大于16的自然数；

所述OLT侧的WDM器件，其各上行端口分别与各OLT光模块光路相通；其下行端口与所述ONU侧的WDM器件的上行端口通过光纤相连；

所述ONU侧的WDM器件的每个下行端口分别与一个ONU光路相通。

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