TWI622275B - Adjustable laser light wavelength automatic adjusting device and method thereof - Google Patents

Abstract

本發明係為一種可調式雷射光波長自動調整裝置及其方法，包含本地回授光分岐器、本地回授光濾波器、本地回授光接收器、波長調整處理器及可調式雷射，其中本地回授光分岐器接收由可調式雷射輸出的上行光源，並將其分岐成第一分岐光及第二分岐光，第二分岐光將傳輸至本地回授光濾波器進行特定波長區間濾波並輸出濾波光，以此濾波光作為可調式雷射波長監控及調整的依據，藉以發出最佳傳輸效益中心波長的上行光源。

Description

可調式雷射光波長自動調整裝置及其方法

本發明係有關一種可調式雷射光波長自動調整裝置及其方法，尤指一種可應用於NG-PON2系統透過波長監控及調整來確保傳輸效益最佳化的可調式雷射光波長自動調整裝置及其方法。

隨著科技的發展及大數據時代的來臨，人們對於網路的依賴性及需求量日漸具增，具有高頻寬、大容量、低損失與不受電磁波干擾等特性的光纖逐漸取代傳統以銅線傳輸的通訊模式，也帶動了各種以光纖為主的寬頻接取網路技術相繼出現，其中新一代被動式光纖網路(New Generation Passive Optical Network，NG-PON2)更是目前發展重點之一，其包含：光線路終端(Optical line terminal，光線路終端)、光網路單元(Optical Network Unit，光網路單元)/光網路終端(Optical Network Terminal，光網路終端)、光纖及光分佈網路(Optical Distribution Network，ODN)，然於光線路終端與光網路單元/光網路終端之間的傳輸會因為外在因素而受干擾甚至到中斷，外在因素如：外部空氣的溫度變化、儀器本身的元件老化、突發傳輸模式(Burst Mode)的執行等。雖然於習知技術中係利用需要精準溫控的可調式雷射及複雜的預校正機制來解決，但卻使成本提高，進而使其遲遲無法商品化，因此為了維持最佳的傳輸品質及降低成本，其實為一 個有待解決的問題。

如台灣發明專利公告號I505655提出一種可調式雷射應用於新一代被動式光纖網路之光波長自動調整方法，其包含光線路終端、光網路終端、光纖及光纖網路元件陣列波導光柵或濾波器，其中光網路終端及光網路單元中包含可調式雷射及光接收器，並由中央處理單元讀取光接收器強度及控制可調式雷射波長，另一方面透過光纖的連接，光網路終端及光網路單元的中央處理單元可以將讀取到的接收強度相互通知，由於陣列波導光柵具有特定通過範圍，因此當波長飄移離陣列波導光柵中心波長時，光接收強度將會減弱，此時透過中央處理單元所傳來的接收強度及可以得知波長飄移的情形，進而調整可調式雷射的波長，使接收準位回到最高點。

又如美國發明專利號US9106361B2提出一種用於自動波長鎖定的波分多路複用被動式光纖網路設備及其系統，其包含光線路終端、光網路單元及光纖。該方法係為光線路終端之收發光模組將其接收到之光網路單元上行光訊號功率透過頻移鍵控(Frequency-Shift Keying，FSK)發射器轉換為頻移鍵控電氣訊號，並與下行訊務一同載送於下行光訊務上回傳至光網路單元，作為光網路單元調整校正可調式雷射之依據，光網路單元之光收發模組將下行光訊號轉為電氣訊號，並分離下行訊務與頻移鍵控電氣訊號，透過頻移鍵控接收器解析頻移鍵控電氣訊號，以得到光線路終端接收之上行光訊號功率訊息，並依此訊息校正其可調式雷射輸出波長，直至光線路終端接收之上行光功率訊號為最大值。

然而，上述的方法都須由光線路終端及光網路單元間之系統 與設備相互配合，進而無法實時作波長調整，且如美國專利之發明另需建置下行訊務與頻移鍵控電氣訊號分離功能及頻移鍵控接收器，亦增加了設備的成本，故此是以確有加以改善之必要課題。

有鑑於上述課題，依據本發明係一種可調式雷射光波長自動調整裝置及其方法，以光網路單元/光網路終端自行監測、調整並傳送最佳傳輸效益的中心波長。

為達上述目的與功效，本發明提供一種可調式雷射光波長自動調整裝置，包含一本地回授光分岐器、一本地回授光濾波器、一本地回授光接收器、一波長調整處理器及一可調式雷射。其中該本地回授光分岐器接收由該可調式雷射所輸出的一上行光源，並將該上行光源分岐為一第一分岐光及一第二分岐光，該本地回授光濾波器接收該第二分岐光後，對該第二分岐光進行特定波長區間濾波，並輸出一濾波光，該濾波光由該本地回授光接收器接收，並根據該濾波光產生及輸出一光強度訊號，該波長調整處理器接收該光強度訊號，並監控該光強度訊號是否符合一容許範圍，並對不符合該容許範圍之該光強度訊號產生及輸出一波長調整訊息，該可調式雷射接收並依據該波長調整訊息進行波長調整，進而輸出已調整波長之該上行光源。

本發明亦提供應用於一種可調式雷射光波長自動調整裝置的方法，其包含該可調式雷射輸出該上行光源，由本地回授光分岐器接收該上行光源，並分岐輸出該第一分岐光及該第二分岐光，其中第二分岐光將由該本地回授光濾波器接收，並依據特定波長區間進行濾波，產生及輸 出該濾波光，該濾波光由該本地回授光接收器接收，並產生該光強度訊號，該光強度訊號由該波長調整處理器接收，該波長調整處理器監控接收到的該光強度訊號是否符合該容許範圍，並對不符合該容許範圍之該光強度訊號產生一波長調整訊息，並輸出該波長調整訊息，該波長調整訊息由該可調式雷射接收，該可調式雷射依據該波長調整訊息調整該上行光源之波長，並輸出已調整波長後的該上行光源，重複以上所有步驟，直至調整後之該上行光源於該容許範圍內，則停止調整波長，並持續監控，其中該容許範圍所輸出之波長為最佳傳輸效益的中心波長。

綜上所述，本發明具有下列之一或多個優點：

1.保持上行光源之波長為最佳傳輸效益的中心波長。

2.解決環境、溫度改變及突發傳輸模式導致短時間波長飄移的問題。

3.僅由光網路單元/光網路終端進行波長監控及調整，可達到實時處理。

4.降低額外裝置的設置所帶來的成本。

5.降低新一代被動式光纖網路的成本及困難度。

1‧‧‧可調式雷射

2‧‧‧本地回授光分岐器

3‧‧‧本地回授光濾波器

4‧‧‧本地回授光接收器

5‧‧‧波長調整處理器

S1-S11‧‧‧步驟

圖1係本發明之可調式雷射光波長自動調整裝置架構及流程圖

圖2係本發明之該波長調整處理器之監控該光強度訊號流程圖

圖3係本發明之該波長調整處理器之產生該波長調整訊息的流程圖

圖4係本發明之該波長調整處理器之產生該波長調整訊息過程的波長 表示圖

為充分了解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：請參閱圖1所示，係本發明之可調式雷射光波長自動調整裝置及其方法，其包含一可調式雷射1，該可調式雷射1輸出一上行光源；一本地回授光分岐器2，接收該上行光源，並將該上行光源分岐輸出一第一分岐光及一第二分岐光，其中該第一分岐光由新一代被動式光纖網路之光線路終端接收；一本地回授光濾波器3，與該本地回授光分岐器2連接，接收該第二分岐光，及對該第二分岐光的特定波長區間濾波，並輸出一濾波光；一本地回授光接收器4，與該本地回授光濾波器3連接，接收該濾波光，並依據該濾波光產生一光強度訊號；一波長調整處理器5，與該本地回授光接收器4連接，接收該光強度訊號，監控該光強度訊號是否符合一容許範圍，並對不符合該容許範圍之該光強度訊號產生及輸出一波長調整訊息；該可調式雷射1，與該波長調整處理器5連接，接收該波長調整訊息，依據該波長調整訊息調整該上行光源之波長，再輸出已調整波長後的該上行光源。其中於該容許範圍所輸出的該上行光源，將以具有最佳傳輸效益的中心波長的該第一分岐光輸出至新一代被動式光纖網路之光線路終端。

其中，該本地回授光濾波器3所濾波的特定波長區間是對應於新一代被動式光纖網路之光線路終端的波長多工/解多工器的工作波長區間，如此對應才能得到最佳傳輸效益，且該本地回授光濾波器3透過溫度控制維持特定波長區間。

其中，請參閱圖2，該波長調整處理器5對該光強度訊號的監控更包含以下步驟：步驟S1：設定接收到的該光強度訊號為一最大值；步驟S2：計算一預定連續時間內接收的所有該光強度訊號的一平均值；步驟S3：判斷該平均值與該最大值之差異是否符合該容許範圍；若是，依步驟S2重複進行；若否，則進行步驟S4；步驟S4：產生該波長調整訊息，調整該上行光源的波長，並依步驟S1重複進行；其中，請參閱圖3，該波長調整處理器5產生該波長調整訊號的過程更包含以下步驟：步驟S5：對該可調式雷射1輸出增加一調整值的該波長調整訊息；步驟S6：接收增加該調整值的該波長調整訊息所調整後的該光強度訊號，並判斷該光強度訊號是否上升；若是，依步驟S5重複進行；若否，則進行步驟S7；步驟S7：判斷該光強度訊號是否下降；若是，進行步驟S8；若否，則進行步驟S11；步驟S8：對該可調式雷射1輸出減少該調整值的該波長調整訊息，接收減少該調整值的該波長調整訊息所調整後的該光強度訊號，並進行步驟S9； 步驟S9：判斷該光強度訊號是否上升；若是，依步驟S8重複進行；若否，則進行步驟S10；步驟S10：對該可調式雷射1輸出增加該調整值的該波長調整訊息，並進行步驟S11；步驟S11：結束產生該波長調整訊息的過程。

更詳細來說，請參閱圖4，最上方為於該特定波長區間中具有最佳傳輸效益之波長，其光強度積分面積最大，然，由於環境、溫度改變及突發傳輸模式，將導致短時間波長飄移，如圖4為往短波長位移，而導致光強度積分面積變小，進而為達到最佳傳輸效益，因此將依該波長調整處理器5產生該波長調整訊號的過程進行波長的調整，當該波長調整處理器5輸出增加該調整值的該波長調整訊息，由該可調式雷射1接收後，將輸出增加波長的該上行光源，再經由該本地回授光分岐器2、該本地回授光濾波器3、本地回授光接收器4，將增加波長後的該光強度訊號傳輸至該波長調整處理器5，而得到光強度積分面積增加的該光強度訊號，持續重複輸出增加該調整值的該波長調整訊息，直至得到光強度積分面積減少的該光強度訊號為止，此時表示調整後的波長已超出該特定波長區間，因此，將輸出減少該調整值的該波長調整訊息，以得到最大的光強度積分面積，此時即為具有最佳傳輸效益的波長；反之，當受環境、溫度改變及突發傳輸模式，導致波長往長波長位移時，亦是依循產生該波長調整訊號的過程進行波長調整，即可得到具有最佳傳輸效益的波長。

經由上述的可調式雷射光波長自動調整裝置及其方法實行，即可實時的 對該上行光源進行監控及調整，讓該上行光源保持在最佳傳輸效益，進而解決了環境、溫度改變及突發傳輸模式導致短時間波長飄移的問題，且本發明僅由光網路單元/光網路終端自行進行波長監控及調整，因此能比須由光線路終端及光網路單元間之系統與設備相互配合的裝置及方法更能達到實時的調整，且不須另增加其他昂貴的裝置，因而降低了新一代被動式光纖網路達成的成本及困難度。

本發明在上文中以藉由較佳之實施例具體充分揭露相關技術內容，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，當不能以此限定本發明之專利範圍；熟悉此想技術領域之人士當可在瞭解本創作之精神與原則後對其進行變更與修改而達到等效目的，而此等變更與修改，皆應涵蓋於如後所述申請專利範圍所界定之範疇中。

Claims (6)

1. 一種可調式雷射光波長自動調整裝置，其包含：一本地回授光分岐器，接收一上行光源，並將該上行光源分岐輸出一第一分岐光及一第二分岐光，其中，該第一分岐光由新一代被動式光纖網路之光線路終端接收；一本地回授光濾波器，與該本地回授光分岐器連接，接收該第二分岐光，對該第二分岐光的特定波長區間濾波，並輸出一濾波光；一本地回授光接收器，與該本地回授光濾波器連接，接收該濾波光，並根據該濾波光產生及輸出一光強度訊號；一波長調整處理器，與該本地回授光接收器連接，接收該光強度訊號，監控該光強度訊號是否符合一容許範圍，並對不符合該容許範圍之該光強度訊號產生一波長調整訊息，及輸出該波長調整訊息；及一可調式雷射，與該波長調整處理器連接，接收該波長調整訊息，依據該波長調整訊息調整該上行光源之波長，並輸出已調整波長後的該上行光源。
2. 一種可調式雷射光波長自動調整方法，其包含以下步驟：由一可調式雷射輸出一上行光源的一第一步驟；由一本地回授光分岐器接收該上行光源，並分岐輸出一第一分岐光及一第二分岐光的一第二步驟；由一本地回授光濾波器接收該第二分岐光，並對該第二分岐光進行特定波長區間濾波，產生及輸出一濾波光的一第三步驟； 由一本地回授光接收器接收該濾波光，並依據該濾波光產生一光強度訊號的一第四步驟；由一波長調整處理器接收該光強度訊號，監控該光強度訊號是否符合一容許範圍，並對不符合該容許範圍之該光強度訊號產生一波長調整訊息，及輸出該波長調整訊息的一第五步驟；及由該可調式雷射接收該波長調整訊息，依據該波長調整訊息調整該上行光源之波長，再輸出已調整波長後的該上行光源的一第六步驟；依序重複該第一步驟、該第二步驟、該第三步驟、該第四步驟、該第五步驟及該第六步驟，直至調整後之該上行光源於該容許範圍內，則停止調整該上行光源之波長。
3. 如請求項2所述之可調式雷射光波長自動調整方法，其中該本地回授光濾波器的該特定波長區間是對應於新一代被動式光纖網路之光線路終端的波長多工/解多工器的工作波長區間。
4. 如請求項3所述之可調式雷射光波長自動調整方法，其中該本地回授光濾波器透過溫度控制維持該特定波長區間。
5. 如請求項2所述之可調式雷射光波長自動調整方法，其中該波長調整處理器對該光強度訊號的監控過程更包含以下：設定接收到的該光強度訊號為一最大值；計算一預定連續期間內接收的所有該光強度訊號的一平均值；判斷該平均值與該最大值之差異是否符合該容許範圍；當該平均值與該最大值之差異不符合該容許範圍時，產生該波長調 整訊息，調整該上行光源的波長；當該平均值與該最大值之差異符合該容許範圍時，依計算該平均值的步驟重複進行。
6. 如請求項4所述之可調式雷射光波長自動調整方法，其中該波長調整處理器產生該波長調整訊息的過程更包含以下：對該可調式雷射輸出增加一調整值的該波長調整訊息；接收增加該調整值的該波長調整訊息所調整後的該光強度訊號，並判斷該光強度訊號是否上升；當該光強度訊號上升時，依對該可調式雷射輸出增加該調整值的該波長調整訊息的步驟重複進行；當該光強度訊號未上升時，則判斷該光強度訊號是否下降；當該光強度訊號下降時，對該可調式雷射輸出減少該調整值的該波長調整訊息，接收減少該調整值的該波長調整訊息所調整後的該光強度訊號，並判斷該光強度訊號是否上升；當該光強度訊號上升時，重複對該可調式雷射輸出減少該調整值的步驟；當該光強度訊號未上升時，對該可調式雷射輸出增加該調整值的該波長調整訊息，接著結束產生該波長調整訊息的過程；當該光強度訊號未下降時，結束產生該波長調整訊息的過程。