WO2014000298A1

WO2014000298A1 - 自注入激光器和无源光网络

Info

Publication number: WO2014000298A1
Application number: PCT/CN2012/077989
Authority: WO
Inventors: 刘德坤; 白聿生; 陈健; 徐之光
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2012-06-30
Filing date: 2012-06-30
Publication date: 2014-01-03
Also published as: CN102870294B; CN102870294A

Abstract

一种自注入激光器和无源光网络。自注入激光器包括增益器件和与增益器件连接的光处理器件，增益器件产生宽谱光信号，光处理器件对宽谱光信号进行滤波和部分反射，在部分反射后的反射光信号中增加负色散后返回增益器件，以使增益器件和光处理器件组成激光振荡腔，负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和。所述自注入激光器和无源光网络，能够提高自注入激光器的性能。

Description

自注入激光器和无源光网络

技术领域本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种自注入激光器和无源光网络（ Passive Optical Network, 简称 PON ) 。背景技术

光纤接入网是下一代宽带接入网的有力竟争者，其中尤其以 PON 更具竟争力。在多种 PON中，波分复用 PON ( Wave Division Multiplexing PON, 简称 WDM-PON )由于具有巨大的带宽容量和类似点对点通信的信息安全性等优点而备受关注。

在 WDM-PON技术领域中，最为关键是的找到一种低成本的无色激光器。目前，业界为解决该问题提出了自注入激光器的解决方案。现有的自注入激光器中包括一个宽谱增益的反射半导体光放大器（ Reflective Semiconductor Optical Amplifier,简称 RSOA )、一个阵列波导光栅（ Arrayed Waveguide Grating , 简称 AWG ) 和一个部分反射镜 ( Partially Reflecting Mirror, 简称 PRM )。 RSOA通过光纤连接到 AWG的一个分支端口 , PRM通过光纤与 AWG的公共端口相连， RSOA、 AWG和 PRM三者构成一个自注入激光器。

釆用上述现有的自注入激光器， RSOA发出经过调制后的带有啁啾的光信号，该信号经过一段光纤传输后返回到 RSOA形成谐振，在此往返过程中，调制和色散进一步加剧了自注入激光器的调制啁啾和自注入激光器的激射光谱的展宽和抖动，造成自注入激光器的性能恶化。发明内容

本发明实施例的第一个方面是提供一种自注入激光器，用以解决现有技术中的缺陷，提高自注入激光器的性能。

本发明实施例的另一个方面是提供一种 PON, 用以解决现有技术中的缺陷，提高 PON中用于发射信号的自注入激光器的性能。本发明的第一个方面是提供一种自注入激光器，包括：增益器件和与所述增益器件连接的光处理器件；

所述增益器件产生宽谱光信号，所述光处理器件对所述宽谱光信号进行滤波和部分反射，在部分反射后的反射光信号中增加负色散后返回所述增益器件，以使所述增益器件和所述光处理器件组成激光振荡腔，所述负色散的绝对值大于或等于所述光处理器件的正色散的总和。

如上所述的自注入激光器，所述光处理器件包括：光滤波器、负色散器件、部分反射镜 PRM和连接所述光滤波器、所述负色散器件与所述 PRM的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述光滤波器、所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件、所述光滤波器、所述负色散器件和所述 PRM通过所述光纤依次连接；

或者，所述增益器件、所述负色散器件、所述光滤波器和所述 PRM通过光纤依次连接。

如上所述的自注入激光器，所述光处理器件包括：光滤波器、负色散器件、光分路器、全反射镜和连接光滤波器、负色散器件、光分路器与全反射镜的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述光滤波器、所述光分路器、所述全反射镜和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件、所述光滤波器、所述光分路器、所述负色散器件和所述全反射镜通过所述光纤依次连接；

或，所述增益器件、所述光滤波器、所述负色散器件、所述光分路器和所述全反射镜通过所述光纤依次连接；

或，所述增益器件、所述负色散器件、所述光滤波器、所述光分路器和所述全反射镜通过所述光纤依次连接。

如上所述的自注入激光器，所述光处理器件包括：光滤波器、光分路器、反射型的负色散器件和连接所述光滤波器、所述光分路器与所述反射型的负色散器件的光纤；所述反射型的负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述光滤波器、所述光分路器和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件、所述光滤波器、所述光分路器和所述反射型的负色散器件通过所述光纤依次连接。如上所述的自注入激光器，所述光处理器件包括：光分路器、具有滤波作用的反射型的负色散器件和连接所述光分路器与所述具有滤波作用的反射型的负色散器件的光纤；所述具有滤波作用的反射型的负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述光分路器和所述光纤产生的正色散的总和；所述增益器件、所述光分路器和所述具有滤波作用的反射型的负色散器件通过所述光纤依次连接。

如上所述的自注入激光器，所述光处理器件包括：阵列波导光栅 AWG、负色散器件、 PRM和连接所述 AWG、所述负色散器件与所述 PRM的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述 AWG、所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件通过所述光纤连接所述 AWG的一个分支端口、所述负色散器件通过所述光纤连接所述 AWG的公共端口和所述 PRM;

或者，所述增益器件、所述负色散器件和所述 AWG的一个分支端口通过所述光纤依次连接，所述 AWG的公共端口通过所述光纤连接所述 PRM。

如上所述的自注入激光器，所述光处理器件包括： AWG、负色散器件、光分路器、全反射镜和连接所述 AWG、所述负色散器件、所述光分路器与所述全反射镜的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述 AWG、所述光分路器、所述全反射镜和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件通过所述光纤连接所述 AWG的一个分支端口，所述 AWG 的公共端口、所述光分路器、所述负色散器件和所述全反射镜通过所述光纤依次连接；

或者，所述增益器件通过所述光纤连接所述 AWG的一个分支端口，所述 AWG的公共端口、所述负色散器件、所述光分路器和所述全反射镜通过所述光纤依次连接；

或者，所述增益器件、所述负色散器件、所述 AWG的一个分支端口通过所述光纤依次连接，所述 AWG的公共端口、所述光分路器和所述全反射镜通过所述光纤依次连接。

如上所述的自注入激光器，所述光处理器件包括： AWG、光分路器、反射型的负色散器件和连接所述 AWG、所述光分路器与所述反射型的负色散器件的光纤；所述反射型的负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述 AWG, 所述光分路器和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件通过所述光纤连接所述 AWG的一个分支端口，所述光分路器通过所述光纤连接所述 AWG的公共端口和所述反射型的负色散器件。

如上所述的自注入激光器，所述光处理器件包括：具有负色散作用的 AWG、 PRM和连接所述具有负色散作用的 AWG与所述 PRM的光纤；所述具有负色散作用的 AWG产生的负色散的绝对值大于或等于所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件通过所述光纤连接所述 AWG的一个分支端口，所述 AWG 的公共端口通过所述光纤连接所述 PRM。

本发明的另一个方面是提供一种无源光网络 PON, 包括：

至少一个增益器件、至少一个接收机和连接所述至少一个增益器件与所述至少一个接收机的光处理器件；

每个所述增益器件产生宽谱光信号，所述光处理器件对每个所述增益器件产生的所述宽谱光信号进行选波滤波，获得每个所述增益器件分别对应的波长的光信号，对每个所述增益器件分别对应的波长的光信号进行部分反射，在部分反射后的每个波长的反射光信号中增加负色散后返回每个波长分别对应的所述增益器件，以使所述增益器件和所述光处理器件组成激光振荡腔，所述负色散的绝对值大于或等于所述光处理器件的正色散的总和，所述光处理器件将部分反射后的每个波长的透射光信号分别发送给每个波长分别对应的接收机。

如上所述的 PON, 所述光处理器件包括：第一阵列波导光栅 AWG、第二 AWG、负色散器件、部分反射镜 PRM和连接所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述负色散器件与所述 PRM的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

每个所述增益器件通过所述光纤连接所述第一 AWG的一个分支端口，所述第一 AWG的公共端口、所述负色散器件、所述 PRM和所述第二 AWG 的公共端口通过所述光纤依次连接，所述第二 AWG的每个分支端口通过所述光纤连接一个所述接收机。

如上所述的 PON, 所述光处理器件包括：第一 AWG、第二 AWG、负色散器件、光分路器、全反射镜和连接所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述负色散器件、所述光分路器与所述全反射镜的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述光分路器、所述全反射镜和所述光纤产生的正色散的总和；

每个所述增益器件通过所述光纤连接所述第一 AWG的一个分支端口，所述第一 AWG的公共端口、所述光分路器、所述负色散器件和所述全反射镜通过所述光纤依次连接；

或者，每个所述增益器件通过所述光纤连接所述第一 AWG的一个分支端口，所述第一 AWG的公共端口、所述负色散器件、所述光分路器和所述全反射镜通过所述光纤依次连接；

或者，每个所述增益器件、所述负色散器件和所述第一 AWG的一个分支端口通过所述光纤依次连接，所述第一 AWG的公共端口、所述光分路器和所述全反射镜通过所述光纤依次连接。

如上所述的 PON, 所述光处理器件包括：第一 AWG、第二 AWG、光分路器、反射型的负色散器件和连接所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述光分路器与所述反射型的负色散器件的光紆；所述反射型的负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述光分路器和所述光纤产生的正色散的总和；

每个所述增益器件通过所述光纤连接所述第一 AWG的一个分支端口，所述第一 AWG的公共端口、所述光分路器、所述反射型的负色散器件和所述第二 AWG的公共端口通过所述光纤依次连接，所述第二 AWG的每个分支端口通过所述光纤连接一个所述接收机。

如上所述的 PON, 所述光处理器件包括：具有负色散作用的第一 AWG、第二 AWG、 PRM和连接所述具有负色散作用的第一 AWG、所述第二 AWG 与所述 PRM的光纤；所述具有负色散作用的第一 AWG产生的负色散的绝对值大于或等于所述第二 AWG、所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；每个所述增益器件通过所述光纤连接所述具有负色散作用的第一 AWG 的一个分支端口，所述第一 AWG的公共端口、所述 PRM和所述第二 AWG 的公共端口通过所述光纤依次连接，所述第二 AWG的每个分支端口通过所述光纤连接一个所述接收机。由本发明的上述发明内容可见，自注入激光器中的光处理器件在反射回增益器件的光信号中增加了负色散，增加的负色散的绝对值大于或等于增益器件和光处理器件的正色散的总和，因此能够导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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为本发明实施例一的自注入激光器的结构示意图；

图 2为本发明实施例二的自注入激光器的结构示意图；

图 3为本发明实施例三的自注入激光器的结构示意图；

图 4为本发明实施例四的自注入激光器的结构示意图；

图 5为本发明实施例五的自注入激光器的结构示意图；

图 6为本发明实施例六的自注入激光器的结构示意图；

图 7为本发明实施例七的自注入激光器的结构示意图；

图 8为本发明实施例八的自注入激光器的结构示意图；

图 9为本发明实施例九的自注入激光器的结构示意图；

图 10为本发明实施例十的 PON的结构示意图；

图 11为本发明实施例十一的 PON的结构示意图；

图 12为本发明实施例十二的 PON的结构示意图；

图 13为本发明实施例十三的 PON的结构示意图；

图 14为本发明实施例十四的 PON的结构示意图；

图 15 为本发明的自注入激光器与现有技术中的自注入激光器产生的激射光谱对比示意图。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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图 1为本发明实施例一的自注入激光器的结构示意图。如图 1所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 11和光处理器件 12。

其中，光处理器件 12与增益器件 11连接。增益器件 11产生宽谱光信号并发送到光处理器件 12。光处理器件 12对宽谱光信号进行滤波和部分反射，并且在部分反射后的反射光信号中增加负色散后返回增益器件 11 , 增益器件 11将返回的光信号放大并再一次发出，如此经过多次谐振，增益器件 11和光处理器件 12组成激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡，形成稳定的光信号输出。其中，光处理器件 12在反射光信号中增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件 12的正色散的总和，从而使得光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。

在本发明实施例一中，该自注入激光器中的光处理器件在反射回增益器件的光信号中增加了负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

在本发明实施例一的技术方案的基础上，具体地，本发明实施例一的光处理器件可以釆用多种具体实现方式，以下分别通过本发明实施例二至本发明实施例八予以伴细说明。

图 2为本发明实施例二的自注入激光器的结构示意图。如图 2所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 21、光滤波器 22、负色散器件 23和 PRM 24, 以及连接增益器件 21、光滤波器 22、负色散器件 23、 PRM 24的光纤。其中，光滤波器 22、负色散器件 23和 PRM 24以及光纤共同构成本发明实施例一记载的光处理器件。优选地，负色散器件 23可以釆用具有负色散特性的光乡千 ( Dispersion Compensation Fiber, 简称 DCF ) 。

具体地，增益器件 21、光滤波器 22、负色散器件 23和 PRM 24的连接顺序可以为：增益器件 21、光滤波器 22、负色散器件 23和 PRM 24通过光纤依次连接；或者，增益器件 21、负色散器件 23、光滤波器 22和 PRM 24 通过光纤依次连接。即，负色散器件 23可以连接在光滤波器 22与 PRM 24 之间，也可以连接在增益器件 21与光滤波器 22之间。在图 2中，仅以增益器件 21、光滤波器 22、负色散器件 23和 PRM 24通过光纤依次连接的情况为例予以说明。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

增益器件 21产生宽谱光信号并发送到光滤波器 22。以 λ 表示光滤波器 22的中心波长，光滤波器 22对宽谱光信号进行滤波后，获得波长为 λ工的光信号。该波长为 λ！的光信号经过负色散器件 23 , 在该波长为 λ！的光信号中增加负色散，然后传送到 PRM 24, PRM 24对该波长为 λ！的光信号进行部分反射。即，经过 PRM 24时，该波长为的光信号中的一部分发生透射，另一部分发生反射。其中，发生反射的光信号又经过负色散器件 23增加负色散，然后经过光滤波器 22返回到增益器件 21 , 从而使得增益器件 21、光滤波器 22、负色散器件 23和 PRM 24组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 21发出的光信号相比，返回增益器件 21的光信号中增加了由负色散器件 23导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于光滤波器 22、负色散器件 23和 PRM 24以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 21的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。在实际应用中，负色散器件 23可以釆用 DCF, 单位长度的 DCF具有预设数值的负色散，从而通过调整 DCF的长度来获得所需数值的负色散，例如，通过测量或仿真方式获得光滤波器 22、负色散器件 23 和 PRM 24以及光纤产生的正色散的总和，根据正色散的总和以及釆用的 DCF 的单位长度的负色散值，确定 DCF的长度。

在本发明实施例二中，由光滤波器、负色散器件和 PRM共同构成光处理器件，通过光滤波器进行滤波操作，通过 PRM进行部分反射操作，通过负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 3为本发明实施例三的自注入激光器的结构示意图。如图 3所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 31、光滤波器 32、负色散器件 33、光分路器 34和全反射镜 35 以及连接增益器件 31、光滤波器 32、负色散器件

33、光分路器 34和全反射镜 35的光纤。其中，光滤波器 32、负色散器件 33、光分路器 34和全反射镜 35以及光纤共同构成本发明实施例一记载的光处理器件。优选地，负色散器件 33可以釆用 DCF。

具体地，增益器件 31、光滤波器 32、负色散器件 33、光分路器 34和全反射镜 35的连接顺序可以为：增益器件 31、光滤波器 32、光分路器 34、负色散器件 33和全反射镜 35通过光纤依次连接；或者，增益器件 31、光滤波器 32、负色散器件 33、光分路器 34和全反射镜 35通过光纤依次连接；或者，增益器件 31、负色散器件 33、光滤波器 32、光分路器 34和全反射镜 35通过光纤依次连接。即，负色散器件 33可以连接在光分路器 34和全反射镜 35 之间，也可以连接在光滤波器 32和光分路器 34之间，还可以连接在增益器件 31和光滤波器 32之间。在图 3中，仅以增益器件 31、光滤波器 32、光分路器 34、负色散器件 33和全反射镜 35通过光纤依次连接的情况为例予以说明。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

增益器件 31产生宽谱光信号并发送到光滤波器 32。以 λ 表示光滤波器

32的中心波长，光滤波器 32对宽谱光信号进行滤波后，获得波长为 λ工的光信号。该波长为人工的光信号经过光分路器 34分为两路，其中一路光信号射出自注入激光器，另一路光信号传送到负色散器件 33。负色散器件 33在该路波长为 λ！的光信号中增加负色散，然后传送到全反射镜 35 , 全反射镜 35 将该路波长为 λ！的光信号全部反射回负色散器件 33。反射的光信号经过负色散器件 33增加负色散，然后经过光分路器 34和光滤波器 32返回到增益器件 31。从而使得增益器件 31、光滤波器 32、光分路器 34、负色散器件 33和全反射镜 35组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 31发出的光信号相比，返回增益器件 31的光信号中增加了由负色散器件 33导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于光滤波器 32、光分路器

34、负色散器件 33和全反射镜 35以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 31的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。在实际应用中，负色散器件 33可以釆用 DCF, 单位长度的 DCF具有预设数值的负色散，从而通过调整 DCF的长度来获得所需数值的负色散，例如，通过测量或仿真方式获得光滤波器 32、光分路器 34、负色散器件 33和全反射镜 35以及光纤产生的正色散的总和，根据正色散的总和以及釆用的 DCF的单位长度的负色散值，确定 DCF的长度。

在本发明实施例三中，由光滤波器、负色散器件、光分路器和全反射镜共同构成光处理器件，通过光滤波器进行滤波操作，通过光分路器和全反射镜进行部分反射操作，通过负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 4为本发明实施例四的自注入激光器的结构示意图。如图 4所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 41、光滤波器 42、光分路器 43和反射型的负色散器件 44, 以及连接增益器件 41、光滤波器 42、光分路器 43和反射型的负色散器件 44的光纤。其中，光滤波器 42、光分路器 43和反射型的负色散器件 44 以及光纤共同构成本发明实施例一记载的光处理器件。具体地，反射型的负色散器件 44可以釆用任何具有反射作用和负色散作用的光学光纤光栅，也可以釆用具有负色散作用和反射作用的光子晶体。

具体地，增益器件 41、光滤波器 42、光分路器 43和反射型的负色散器件 44通过光纤依次连接。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

增益器件 41产生宽谱光信号并发送到光滤波器 42。以 λ 表示光滤波器 42的中心波长，光滤波器 42对宽谱光信号进行滤波后，获得波长为的光信号。该波长为 λ！的光信号经过光分路器 43分为两路，其中一路光信号射出自注入激光器，另一路光信号传送到反射型的负色散器件 44。反射型的负色散器件 44在该路波长为 λ！的光信号中增加负色散后将其全部反射。反射的光信号经过光分路器 43和光滤波器 42返回到增益器件 41。从而使得增益器件 41、光滤波器 42、光分路器 43和反射型的负色散器件 44组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 41发出的光信号相比，返回增益器件 41的光信号中增加了由反射型的负色散器件 44导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于光滤波器 42、光分路器 43和反射型的负色散器件 44以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 41的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。在本发明实施例四中，由光滤波器、光分路器和反射型的负色散器件共同构成光处理器件，反射型的负色散器件具有增加负色散的作用和反射作用，通过光滤波器进行滤波操作，通过光分路器和反射型的负色散器件进行部分反射操作，通过反射型的负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 5为本发明实施例五的自注入激光器的结构示意图。如图 5所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 51、光分路器 52和具有滤波作用的反射型的负色散器件 53 , 以及连接增益器件 51、光分路器 52和具有滤波作用的反射型的负色散器件 53的光纤。

其中，光分路器 52和具有滤波作用的反射型的负色散器件 53以及光纤共同构成本发明实施例一记载的光处理器件。具体地，具有滤波作用的反射型的负色散器件 53可以釆用任何具有滤波作用、反射作用和负色散作用的光学器件，优选地，可以釆用具有滤波作用、负色散作用和反射作用的光纤光栅，例如啁啾光纤，也可以釆用具有滤波作用、负色散作用和反射作用的光子晶体。

具体地，增益器件 51、光分路器 52和具有滤波作用的反射型的负色散器件 53通过光纤依次连接。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

增益器件 51产生宽谱光信号并发送到光分路器 52。光分路器 52将该光信号分为两路，其中一路光信号射出自注入激光器，另一路光信号传送到具有滤波作用的反射型的负色散器件 53。具有滤波作用的反射型的负色散器件 53具有窄带反射率，以表示具有滤波作用的反射型的负色散器件 53的反射中心波长，具有滤波作用的反射型的负色散器件 53对波长为 λ！的光信号进行反射，对其它波长的光不进行反射，并且经过具有滤波作用的反射型的负色散器件 53后，反射的光信号中增加了负色散。反射的光信号经过光分路器 52返回到增益器件 51。从而使得增益器件 51、光分路器 52和具有滤波作用的反射型的负色散器件 53 组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 51发出的光信号相比，返回增益器件 51的光信号中增加了由具有滤波作用的反射型的负色散器件 53导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于光分路器 52和具有滤波作用的反射型的负色散器件 53以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 51 的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。

在本发明实施例五中，由光分路器和具有滤波作用的反射型的负色散器件共同构成光处理器件，具有滤波作用的反射型的负色散器件具有滤波作用、增加负色散的作用和反射作用 , 通过具有滤波作用的反射型的负色散器件进行滤波操作，通过光分路器和具有滤波作用的反射型的负色散器件进行部分反射操作，通过具有滤波作用的反射型的负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 6为本发明实施例六的自注入激光器的结构示意图。如图 6所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 61、 AWG 62、负色散器件 63和 PRM 64 以及连接增益器件 61、 AWG 62、负色散器件 63和 PRM 64的光纤。其中， AWG 62、负色散器件 63和 PRM 64以及光纤共同构成本发明实施例一记载的光处理器件。其中， AWG 62具体可以釆用高斯型 AWG, 或者釆用薄膜型 AWG, 或者由高斯型 AWG和以太龙滤波器组成，或者由高斯型 AWG和光纤光栅组成。优选地，负色散器件 63可以釆用 DCF。

具体地，增益器件 61通过光纤连接 AWG 62的一个分支端口，负色散器件 63通过光纤连接 AWG 62的公共端口和 PRM 64; 或者，增益器件 61、负色散器件 63和 AWG 62的一个分支端口通过光纤依次连接， AWG 62的公共端口通过光纤连接 PRM 64。在图 6中，仅以增益器件 61通过光纤连接 AWG 62的一个分支端口，负色散器件 63通过光纤连接 AWG 62的公共端口和 PRM 64的情况为例予以说明。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

增益器件 61产生宽谱光信号并发送到 AWG 62的一个分支端口。 AWG 62用于滤波，每个分支端口分别具有不同的中心波长，即每个分支端口进行选波滤波，以 λ 1表示连接上述增益器件 61的 AWG 62的分支端口的中心波长，经过该 AWG 62的分支端口后，只有波长为的光信号能够通过该分支端口，宽谱光信号中的其它波长的光信号均无法通过该分支端口。该波长为的光信号经过负色散器件 63 , 在该波长为的光信号中增加负色散，然后传送到 PRM 64。 PRM 64对该波长为 λ！的光信号进行部分反射。即，经过 PRM 64时，该波长为的光信号中的一部分发生透射，另一部分发生反射。其中，发生反射的光信号又经过负色散器件 63增加负色散，然后经过 AWG 62 返回到增益器件 61，从而使得增益器件 61、 AWG 62、负色散器件 63和 PRM 64组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 61 发出的光信号相比，返回增益器件 61的光信号中增加了由负色散器件 63导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于 AWG 62、负色散器件 63和 PRM 64 以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 61 的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。

在本发明实施例六中，由 AWG、负色散器件和 PRM共同构成光处理器件，通过 AWG进行选波滤波操作，通过 PRM进行部分反射操作，通过负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 7为本发明实施例七的自注入激光器的结构示意图。如图 7所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 71、 AWG 72、负色散器件 73、光分路器 74和全反射镜 75 , 以及连接增益器件 71、 AWG 72、负色散器件 73、光分路器 74和全反射镜 75的光纤。其中， AWG 72、负色散器件 73、光分路器 74和全反射镜 75以及光纤共同构成本发明实施例一记载的光处理器件。其中， AWG 72具体可以釆用高斯型 AWG, 或者釆用薄膜型 AWG, 或者由高斯型 AWG和以太龙滤波器组成，或者由高斯型 AWG和光纤光栅组成。优选地，负色散器件 73可以釆用 DCF。

具体地，增益器件 71通过光纤连接 AWG 72的一个分支端口， AWG 72 的公共端口、光分路器 74、负色散器件 73和全反射镜 75通过光纤依次连接；或者，增益器件 71通过光纤连接 AWG 72的一个分支端口， AWG 72的公共端口、负色散器件 73、光分路器 74和全反射镜 75通过光纤依次连接；或者，增益器件 71、负色散器件 73、 AWG 72的一个分支端口通过光纤依次连接， AWG 72的公共端口、光分路器 74和全反射镜 75通过光纤依次连接。即，负色散器件 73可以连接在光分路器 74和全反射镜 75之间，也可以连接在 AWG 72和光分路器 74之间，还可以连接在增益器件 71和 AWG 72之间。在图 7中，仅以增益器件 71通过光纤连接 AWG 72的一个分支端口， AWG 72 的公共端口、光分路器 74、负色散器件 73和全反射镜 75通过光纤依次连接的情况为例予以说明。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

增益器件 71产生宽谱光信号并发送到 AWG 72的一个分支端口。 AWG 72用于选波滤波，每个分支端口分别具有不同的中心波长，即每个分支端口进行选波滤波，以 λ 1表示连接上述增益器件 71的 AWG 72的分支端口的中心波长，经过该 AWG 72的分支端口后，只有波长为的光信号能够通过该分支端口，宽谱光信号中的其它波长的光信号均无法通过该分支端口。该波长为 λ！的光信号经过光分路器 74分为两路，其中一路光信号射出自注入激光器，另一路光信号传送到负色散器件 73。负色散器件 73在该路波长为 λ 的光信号中增加负色散，然后传送到全反射镜 75 , 全反射镜 75将该路波长为 λ 的光信号全部反射回负色散器件 73。反射的光信号经过负色散器件 73 增加负色散，然后经过光分路器 74和 AWG 72返回到增益器件 71。从而使得增益器件 71、 AWG 72、光分路器 74、负色散器件 73和全反射镜 75组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 71发出的光信号相比，返回增益器件 71的光信号中增加了由负色散器件 73导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于 AWG 72、光分路器 74、负色散器件 73 和全反射镜 75以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 71的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。在实际应用中，负色散器件 73可以釆用 DCF, 单位长度的 DCF具有预设数值的负色散，从而通过调整 DCF的长度来获得所需数值的负色散，例如，通过测量或仿真方式获得的 AWG 72、光分路器 74、负色散器件 73 和全反射镜 75以及光纤产生的正色散的总和，根据正色散的总和以及釆用的 DCF的单位长度的负色散值，确定 DCF的长度。

在本发明实施例七中，由 AWG、负色散器件、光分路器和全反射镜共同构成光处理器件，通过 AWG进行选波滤波操作，通过光分路器和全反射镜进行部分反射操作，通过负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 8为本发明实施例八的自注入激光器的结构示意图。如图 8所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 81、 AWG 82, 光分路器 83和反射型的负色散器件 84, 以及连接增益器件 81、 AWG 82、光分路器 83和反射型的负色散器件 84的光纤。其中， AWG 82、光分路器 83和反射型的负色散器件 84以及光纤共同构成本发明实施例一记载的光处理器件。其中， AWG 82具体可以釆用高斯型 AWG, 或者釆用薄膜型 AWG, 或者由高斯型 AWG和以太龙滤波器组成，或者由高斯型 AWG和光纤光栅组成。具体地，反射型的负色散器件 84 可以釆用任何具有反射作用和负色散作用的光学器件，优选散作用和反射作用的光子晶体。

具体地，增益器件 81通过光纤连接 AWG 82的一个分支端口，光分路器 83通过光纤连接 AWG 82的公共端口和反射型的负色散器件 84。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

增益器件 81产生宽谱光信号并发送到 AWG 82的一个分支端口。 AWG 82用于滤波，每个分支端口分别具有不同的中心波长，即 AWG 82用于选波滤波，以 λ 1表示连接上述增益器件 81的 AWG 82的分支端口的中心波长，经过该 AWG 82的分支端口后，只有波长为的光信号能够通过该分支端口，宽谱光信号中的其它波长的光信号均无法通过该分支端口。该波长为入的光信号通过该分支接口后，经过光分路器 83 分为两路，其中一路光信号射出自注入激光器，另一路光信号传送到反射型的负色散器件 84。反射型的负色散器件 84在该路波长为 λ！的光信号中增加负色散后将其全部反射。反射的光信号经过光分路器 83和 AWG 82返回到增益器件 81。从而使得增益器件 81、 AWG 82、光分路器 83和反射型的负色散器件 84组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 81发出的光信号相比，返回增益器件 81的光信号中增加了由反射型的负色散器件 84导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于 AWG 82、光分路器 83和反射型的负色散器件 84 以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 81 的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。在本发明实施例八中，由 AWG、光分路器和反射型的负色散器件共同构成光处理器件，反射型的负色散器件具有增加负色散的作用和反射作用，通过 AWG进行选波滤波操作，通过光分路器和反射型的负色散器件进行部分反射操作，通过反射型的负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 9为本发明实施例九的自注入激光器的结构示意图。如图 9所示，该自注入激光器中至少包括：增益器件 91、具有负色散作用的 AWG 92和 PRM 93 , 以及连接增益器件 91、具有负色散作用的 AWG 92和 PRM 93的光纤。其中，具有负色散作用的 AWG 92和 PRM 93以及光纤共同构成本发明实施例一记载的光处理器件。其中，在 AWG 92中，通过各个分支端口对各个增益器件 91射出的光信号进行相位调整，从而在光信号中增加负色散。 AWG 92 具体可以釆用高斯型 AWG, 或者釆用薄膜型 AWG, 或者由高斯型 AWG和以太龙滤波器组成，或者由高斯型 AWG和光纤光栅组成。

具体地，增益器件 91通过光纤连接 AWG 92的一个分支端口， AWG 92 的公共端口通过光纤连接 PRM 93。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

增益器件 91产生宽谱光信号并发送到 AWG 92的一个分支端口。 AWG 92具有滤波作用，每个分支端口分别具有不同的中心波长，即 AWG 92用于选波滤波，以 λ 1表示连接上述增益器件 91的 AWG 92的分支端口的中心波长，经过该 AWG 92的分支端口后，只有波长为的光信号能够通过该分支端口，宽谱光信号中的其它波长的光信号均无法通过该分支端口。并且， AWG 92还具有增加负色散的作用，经过 AWG 92后，输出的波长为人的光信号中增加了负色散，然后传送到 PRM 93。 PRM 93对该波长为 λ！的光信号进行部分反射。即，经过 PRM 93时，该波长为的光信号中的一部分发生透射，另一部分发生反射。其中，发生反射的光信号又经过 AWG 92增加负色散，然后返回到增益器件 91。从而使得增益器件 91、 AWG 92和 PRM 93组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 91发出的光信号相比，返回增益器件 91的光信号中增加了由 AWG 92导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于 AWG 92和 PRM 93以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 91的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。

在本发明实施例九中，由具有负色散作用的 AWG和 PRM共同构成光处理器件，通过 AWG进行滤波操作，通过 PRM进行部分反射操作，通过 AWG 在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

上述本发明实施例一至本发明实施例九的自注入激光器可以应用于光传输系统，也可以作为连续多波长种子光源。在应用于光传输系统时，该自注入激光器可以应用于 PON中。较佳地，在 PON中，釆用一个 AWG对多个釆用上述自注入激光器的 PON进行介绍。

图 10为本发明实施例十的 PON的结构示意图。如图 10所示，该 PON 中至少包括：至少一个增益器件 101、至少一个接收机 102和光处理器件 103 , 其中，光处理器件 103连接上述至少一个增益器件 101和上述至少一个接收机 102。

其中，每个增益器件 101产生一个宽谱光信号。光处理器件 103对每个增益器件 101产生的宽谱光信号进行选波滤波，获得每个增益器件 101分别对应的波长的光信号，对每个增益器件 101分别对应的波长的光信号进行部分反射，在部分反射后的每个波长的反射光信号中增加负色散后返回每个波长分别对应的增益器件 101 , 以使增益器件 101和光处理器件 103组成激光振荡腔。其中，负色散的绝对值大于或等于光处理器件 103的正色散的总和。光处理器件 103将部分反射后的每个波长的透射光信号分别发送给每个波长分别对应的接收机 102。

在本发明实施例十中，该 PON中的光处理器件在反射给增益器件的光信号中增加了负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。图 11为本发明实施例十一的 P0N的结构示意图。如图 11所示，该 PON 中至少包括：至少一个增益器件 111、至少一个接收机 112、第一 AWG 113、第二 AWG 114、负色散器件 115和 PRM 116, 以及连接增益器件 111、接收机 112、第一 AWG 113、第二 AWG 114、负色散器件 115和 PRM 116的光纤。其中，第一 AWG 113、第二 AWG 114、负色散器件 115和 PRM 116以及光纤共同构成本发明实施例十记载的光处理器件。其中，第一 AWG 113 和第二 AWG 114具体可以釆用高斯型 AWG, 或者釆用薄膜型 AWG, 或者由高斯型 AWG和以太龙滤波器组成，或者由高斯型 AWG和光纤光栅组成。本发明实施例十一的 PON釆用本发明实施例六的自注入激光器作为信号发射端，在本发明实施例六的自注入激光器的 AWG的各个分支端口分别连接多个增益器件，并且通过另一个 AWG将发射端发出的光信号传送给多个接收机。

具体地,每个增益器件 111通过光纤连接第一 AWG 113的一个分支端口，第一 AWG 113的公共端口、负色散器件 115、 PRM 116和第二 AWG 114的公共端口通过光纤依次连接，第二 AWG 114的每个分支端口通过光纤连接一个接收机 112。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

每个增益器件 111产生一个宽谱光信号并连接第一 AWG 113的一个分支端口。第一 AWG 113对每个增益器件 111产生的宽谱光信号进行选波滤波，每个分支端口分别具有不同的中心波长，即每个分支端口进行选波滤波，例如，以 PON中包括两个增益器件 111为例，该两个增益器件 111分别连接第一 AWG 113 的两个分支端口，以表示连接第一个增益器件 111 的第一 AWG 113的分支端口的中心波长，以 λ ₂表示连接第二个增益器件 111的第一 AWG 113的分支端口的中心波长，则在经过第一 AWG 113后，第一个增益器件 111发出的宽谱光信号中只有波长为人的光信号能够通过第一 AWG 113 , 其它波长的光信号均无法通过；第二个增益器件 111发出的宽谱光信号中只有波长为 λ ₂的光信号能够通过第一 AWG 113 , 其它波长的光信号均无法通过。对应第一个增益器件 111的波长为 λ ₁的光信号和对应第二个增益器件 111的波长为 λ ₂的光信号从第一 AWG 113的公共端口输出到负色散器件 115, 经过负色散器件 115, 在波长为入的光信号和波长为 λ ₂的光信号中增加负色散，然后传送到 PRM 116。 PRM 116对波长为 λ！的光信号和波长为 λ ₂的光信号进行部分反射。即，经过 PRM 116时，该波长为入的光信号和波长为 λ ₂的光信号中的一部分发生透射，另一部分发生反射。其中，发生反射的光信号又经过负色散器件 115增加负色散，然后输入到第一 AWG 113的公共端口，第一 AWG 113的分支端口分别将该分支端口对应的波长的光信号返回到该分支端口连接的增益器件 111 , 例如，第一 AWG 113的一个分支端口将波长为人的光信号返回第一个增益器件 111 , 第一 AWG 113的另一个分支端口将波长为 λ ₂的光信号返回第二个增益器件 111 , 从而使得每个增益器件 111、第一 AWG 113、负色散器件 115和 PRM 116组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，对于每个增益器件 111 , 与该增益器件 111 发出的光信号相比，返回该增益器件 111的光信号中增加了由负色散器件 115 导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于第一 AWG 113、负色散器件 115 和 PRM 116以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 111的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。

PRM 116将经过部分反射后的波长为 λ！的光信号和波长为 λ ₂的光信号中的透射光信号发送给第二 AWG 114的公共端口，第二 AWG 114的每个分支端口连接一个接收机 112, 将公共端口输入的光信号中的每个波长的光信号分别发送给每个波长分别对应的接收机 112。例如，第二 AWG 114的一个分支端口将波长为 λ！的光信号发送给对应 λ！波长的第一个接收机 112, 第二 AWG 114的另一个分支端口将波长为 λ ₂的光信号发送给对应 λ ₂波长的第二个接收机 112。

在本发明实施例十一中，由第一 AWG、第二 AWG、负色散器件和 PRM 共同构成该 PON的光处理器件，通过第一 AWG进行选波滤波操作，通过 PRM进行部分反射操作，通过负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得该 PON 中用于发射信号的自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了该自注入激光器的性能。

图 12为本发明实施例十二的 PON的结构示意图。如图 12所示，该 PON 中至少包括：至少一个增益器件 121、至少一个接收机 122、第一 AWG 123、第二 AWG 124、负色散器件 125、光分路器 126和全反射镜 127, 以及连接增益器件 121、接收机 122、第一 AWG 123、第二 AWG 124、负色散器件 125、光分路器 126和全反射镜 127的光纤。其中，第一 AWG 123、第二 AWG 124、负色散器件 125、光分路器 126和全反射镜 127以及光纤共同构成本发明实施例十记载的光处理器件。优选地，负色散器件 125可以釆用 DCF。其中，第一 AWG 123和第二 AWG 124具体可以釆用高斯型 AWG, 或者釆用薄膜型 AWG, 或者由高斯型 AWG和以太龙滤波器组成，或者由高斯型 AWG和光纤光栅组成。本发明实施例十一的 PON釆用本发明实施例七的自注入激光器作为信号发射端，在本发明实施例七的自注入激光器的 AWG的各个分支端口分别连接多个增益器件，并且通过另一个 AWG将发射端发出的光信号传送给多个接收机。

具体地,每个增益器件 121通过光纤连接第一 AWG 123的一个分支端口，第一 AWG 123的公共端口、光分路器 126、负色散器件 125和全反射镜 127 通过光纤依次连接；或者，每个增益器件 121 通过光纤连接第一 AWG 123 的一个分支端口，第一 AWG 123的公共端口、负色散器件 125、光分路器 126 和全反射镜 127通过光纤依次连接；或者，每个增益器件 121、负色散器件 125和第一 AWG 123的一个分支端口通过光纤依次连接，第一 AWG 123的公共端口、光分路器 126和全反射镜 127通过光纤依次连接。即，负色散器件 125 可以连接在光分路器 126和全反射镜 127之间，也可以连接在第一 AWG 123和光分路器 126之间，还可以连接在增益器件 121和第一 AWG 123 之间。在图 12中，仅以每个增益器件 121通过光纤连接第一 AWG 123的一个分支端口，第一 AWG 123的公共端口、光分路器 126、负色散器件 125和全反射镜 127通过光纤依次连接的情况为例予以说明。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

每个增益器件 121产生一个宽谱光信号并连接第一 AWG 123的一个分支端口。第一 AWG 123对每个增益器件 121产生的宽谱光信号进行选波滤波，每个分支端口分别具有不同的中心波长，即每个分支端口进行选波滤波，例如，以 PON中包括两个增益器件 121为例，该两个增益器件 121分别连接第一 AWG 123 的两个分支端口，以表示连接第一个增益器件 121 的第一 AWG 123的分支端口的中心波长，以 λ ₂表示连接第二个增益器件 121的第 — AWG 123的分支端口的中心波长，则在经过该第一 AWG 123的分支端口后，第一个增益器件 121发出的宽谱光信号中只有波长为 λ！的光信号能够通过第一 AWG 123 , 其它波长的光信号均无法通过；第二个增益器件 121发出的宽谱光信号中只有波长为 λ ₂的光信号能够通过第一 AWG 123 , 其它波长的光信号均无法通过。对应第一个增益器件 121的波长为 λ！的光信号和对应第二个增益器件 121的波长为 λ ₂的光信号从第一 AWG 123的公共端口输出到光分路器 126, 经过光分路器 126分为两路，其中一路波长为 λ！的光信号和波长为 λ ₂的光信号射出自注入激光器，另一路波长为人工的光信号和波长为 λ ₂的光信号传送到负色散器件 125。负色散器件 125在波长为 λ！的光信号和波长为 λ ₂的光信号中增加负色散，然后传送到全反射镜 127, 全反射镜 127将波长为 λ！的光信号和波长为 λ ₂的光信号全部反射回负色散器件 125。反射的光信号经过负色散器件 125增加负色散，然后输入到第一 AWG 123 的公共端口，第一 AWG 123的分支端口分别将该分支端口对应的波长的光信号返回到该分支端口连接的增益器件 121 , 例如，第一 AWG 123的一个分支端口将波长为入的光信号返回第一个增益器件 121 , 第一 AWG 123的另一个分支端口将波长为 λ ₂的光信号返回第二个增益器件 121。从而使得每个增益器件 121、第一 AWG 123、光分路器 126、负色散器件 125和全反射镜 127 组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，对于每个增益器件 121 , 与该增益器件 121发出的光信号相比，返回该增益器件 121的光信号中增加了由负色散器件 125导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于第一 AWG 123、光分路器 126、负色散器件 125和全反射镜 127以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 121的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。

全反射镜 127和光分路器 126将经过部分反射后的波长为 λ！的光信号和波长为 λ ₂的光信号中的透射光信号发送给第二 AWG 124的公共端口，第二 AWG 124的每个分支端口连接一个接收机 122, 将公共端口输入的光信号中的每个波长的光信号分别发送给每个波长分别对应的接收机 122。例如，第二 AWG 124的一个分支端口将波长为 λ i的光信号发送给对应 λ i波长的第一个接收机 122, 第二 AWG 124的另一个分支端口将波长为 λ ₂的光信号发送给对应 λ 2波长的第二个接收机 122。在本发明实施例十二中，由第一 AWG、第二 AWG、负色散器件、光分路器和全反射镜共同构成光处理器件，通过第一 AWG进行选波滤波操作，通过光分路器和全反射镜进行部分反射操作，通过负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 13为本发明实施例十三的 PON的结构示意图。如图 13所示，该 PON 中至少包括：至少一个增益器件 131、至少一个接收机 132、第一 AWG 133、第二 AWG 134、光分路器 135和反射型的负色散器件 136, 以及连接增益器件 131、接收机 132、第一 AWG 133、第二 AWG 134、光分路器 135和反射型的负色散器件 136的光纤。其中，第一 AWG 133、第二 AWG 134、光分路器 135和反射型的负色散器件 136以及光纤共同构成本发明实施例十记载的光处理器件。其中，第一 AWG 133和第二 AWG 134具体可以釆用高斯型 AWG, 或者釆用薄膜型 AWG, 或者由高斯型 AWG和以太龙滤波器组成，或者由高斯型 AWG和光纤光栅组成。优选地，反射型的负色散器件 136可以釆用具有负色散作用和反射作用的光纤光栅，也可以釆用具有负色散作用和反射作用的光子晶体。本发明实施例十三的 PON釆用本发明实施例八的自注入激光器作为信号发射端，在本发明实施例八的自注入激光器的 AWG 的各个分支端口分别连接多个增益器件，并且通过另一个 AWG将发射端发出的光信号传送给多个接收机。

具体地,每个增益器件 131通过光纤连接第一 AWG 133的一个分支端口，第一 AWG 133的公共端口、光分路器 135、反射型的负色散器件 136和第二 AWG 134的公共端口通过光纤依次连接，第二 AWG 134的每个分支端口通过光纤连接一个接收机 132。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

每个增益器件 131产生一个宽谱光信号并连接第一 AWG 133的一个分支端口。第一 AWG 133对每个增益器件 131产生的宽谱光信号进行选波滤波，每个分支端口分别具有不同的中心波长，即每个分支端口进行选波滤波，例如，以 PON中包括两个增益器件 131为例，该两个增益器件 131分别连接第一 AWG 133 的两个分支端口，以 λ ι表示连接第一个增益器件 131 的第一 AWG 133的分支端口的中心波长，以 λ ₂表示连接第二个增益器件 131的第一 AWG 133的分支端口的中心波长，则在经过第一 AWG 133后，第一个增益器件 131发出的宽谱光信号中只有波长为入的光信号能够通过第一 AWG 133 , 其它波长的光信号均无法通过；第二个增益器件 131发出的宽谱光信号中只有波长为 λ ₂的光信号能够通过第一 AWG 133 , 其它波长的光信号均无法通过。对应第一个增益器件 131的波长为 λ！的光信号和对应第二个增益器件 131的波长为 λ ₂的光信号从第一 AWG 133的公共端口输出后，经过光分路器 135分为两路，其中一路包含波长 λ！和波长 λ ₂的光信号作为输出信号，该输出信号经过光路传送到接收机 132, 另一路包含波长 λ！和波长 λ ₂的光信号传送到反射型的负色散器件 136。反射型的负色散器件 136在该路包含波长和波长 λ ₂的光信号中增加负色散后，将其全部反射回到第一 AWG 133的公共端口，第一 AWG 133的分支端口分别将该分支端口对应的波长的光信号返回到该分支端口连接的增益器件 131 , 例如，第一 AWG 133的一个分支端口将波长为入的光信号返回第一个增益器件 131 , 第一 AWG 133的另一个分支端口将波长为 λ ₂的光信号返回第二个增益器件 131 , 从而使得增益器件 131、第一 AWG 133、光分路器 135和反射型的负色散器件 136组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，与增益器件 131发出的光信号相比，返回增益器件 131的光信号中增加了由反射型的负色散器件 136 导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于第一 AWG 133、光分路器 135 和反射型的负色散器件 136以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 131 的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。

光分路器 135将分路得到的其中一路包含波长和波长 λ ₂的光信号作为输出信号，该输出信号经过光路传送到接收机 132。具体地，光分路器 135 将该路输出信号发送给第二 AWG 134的公共端口，第二 AWG 134的每个分支端口连接一个接收机 132, 将公共端口输入的光信号中的每个波长的光信号分别发送给每个波长分别对应的接收机 132。例如，第二 AWG 134的一个分支端口将波长为 λ！的光信号发送给对应 λ！波长的第一个接收机 132, 第二 AWG 134的另一个分支端口将波长为 λ ₂的光信号发送给对应人₂波长的第二个接收机 132。在本发明实施例十三中，由第一 AWG、第二 AWG、光分路器和反射型的负色散器件共同构成该 PON的光处理器件，反射型的负色散器件具有增加负色散的作用和反射作用，通过第一 AWG进行选波滤波操作，通过光分路器和反射型的负色散器件进行部分反射操作 , 通过反射型的负色散器件在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得该 PON中用于发射信号的自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。

图 14为本发明实施例十四的 PON的结构示意图。如图 14所示，该 PON 中至少包括：至少一个增益器件 141、至少一个接收机 142、具有负色散作用的第一 AWG 143、第二 AWG 144和 PRM 145, 以及连接增益器件 141、接收机 142、具有负色散作用的第一 AWG 143、第二 AWG 144和 PRM 145的光纤。其中，具有负色散作用的第一 AWG 143、第二 AWG 144和 PRM 145 以及光纤共同构成本发明实施例十记载的光处理器件。其中，第一 AWG 143 和第二 AWG 144具体可以釆用高斯型 AWG, 或者釆用薄膜型 AWG, 或者由高斯型 AWG和以太龙滤波器组成，或者由高斯型 AWG和光纤光栅组成。本发明实施例十四的 PON釆用本发明实施例九的自注入激光器作为信号发射端，在本发明实施例九的自注入激光器的 AWG的各个分支端口分别连接多个增益器件，并且通过另一个 AWG将发射端发出的光信号传送给多个接收机。

具体地，每个增益器件 141 通过光纤连接具有负色散作用的第一 AWG 143的一个分支端口，第一 AWG 143的公共端口、 PRM 145和第二 AWG 144 的公共端口通过光纤依次连接，第二 AWG 144的每个分支端口通过光纤连接一个接收机 142。上述各个相连的器件均通过光纤连接。

每个增益器件 141产生一个宽谱光信号并连接第一 AWG 143的一个分支端口。第一 AWG 143对每个增益器件 141产生的宽谱光信号进行选波滤波，每个分支端口分别具有不同的中心波长，即每个分支端口进行选波滤波，例如，以 PON中包括两个增益器件 141为例，该两个增益器件 141分别连接第一 AWG 143 的两个分支端口，以表示连接第一个增益器件 141 的第一 AWG 143的分支端口的中心波长，以 λ ₂表示连接第二个增益器件 141的第一 AWG 143的分支端口的中心波长，则在经过第一 AWG 143后，第一个增益器件 141发出的宽谱光信号中只有波长为人的光信号能够通过第一 AWG 143 , 其它波长的光信号均无法通过；第二个增益器件 141发出的宽谱光信号中只有波长为 λ ₂的光信号能够通过第一 AWG 143 , 其它波长的光信号均无法通过。因此，对应第一个增益器件 141的波长为 λ！的光信号和对应第二个增益器件 141的波长为 λ ₂的光信号从第一 AWG 143的公共端口输出。并且，第一 AWG 143还具有增加负色散的作用，因此，经过第一 AWG 143后，第一 AWG 143的公共端口输出的包含波长 λ！和波长为 λ ₂的光信号中增加了负色散。增加了负色散后，该包含波长 λ！和波长为 λ ₂的光信号从第一 AWG 143 的公共端口传送到 PRM 145。 PRM 145对波长为 λ！的光信号和波长为 λ ₂的光信号进行部分反射。即，经过 PRM 145时，该波长为入工的光信号和波长为 λ ₂的光信号中的一部分发生透射，另一部分发生反射。其中，发生反射的光信号输入到第一 AWG 143的公共端口，第一 AWG 143在反射的光信号中增加负色散，并且，第一 AWG 143的分支端口分别将该分支端口对应的波长的光信号返回到该分支端口连接的增益器件 141 , 例如，第一 AWG 143的一个分支端口将波长为入的光信号返回第一个增益器件 141 , 第一 AWG 143 的另一个分支端口将波长为 λ ₂的光信号返回第二个增益器件 141 , 从而使得每个增益器件 141、第一 AWG 143和 PRM 145组成一个激光振荡腔，光在该振荡腔内往返振荡。其中，对于每个增益器件 141 , 与该增益器件 141发出的光信号相比，返回该增益器件 141 的光信号中增加了由第一 AWG 143 导致的负色散，该负色散的绝对值大于或等于第一 AWG 143和 PRM 145 以及光纤产生的正色散的总和，从而使得返回增益器件 141 的光信号的波长越长，其传输延迟越小，反之，光信号的波长越短，其传输延迟越大。

PRM 145将经过部分反射后的波长为 λ！的光信号和波长为 λ ₂的光信号中的透射光信号发送给第二 AWG 144的公共端口，第二 AWG 144的每个分支端口连接一个接收机 142, 将公共端口输入的光信号中的每个波长的光信号分别发送给每个波长分别对应的接收机 142。例如，第二 AWG 144的一个分支端口将波长为 λ！的光信号发送给对应 λ！波长的第一个接收机 142, 第二 AWG 144的另一个分支端口将波长为 λ ₂的光信号发送给对应人₂波长的第二个接收机 142。在本发明实施例十四中，由第一 AWG、第二 AWG和 PRM共同构成光处理器件，其中第一 AWG具有负色散作用，通过第一 AWG进行选波滤波操作，通过 PRM进行部分反射操作，通过第一 AWG在返回增益器件的光信号中增加负色散，由于增加的负色散的绝对值大于或等于光处理器件的正色散的总和，导致光信号的波长越长，传输延迟越小，波长越短，传输延迟越大，从而使得该 PON中用于发射信号的自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高了自注入激光器的性能。的角度进行描述，在实际应用时，对于双向收发的 PON, 可以在两个传输方十四的技术方案。

在上述本发明实施例一至本发明实施例十四的技术方案的基础上，进一步地，在上述各个实施例中，各个器件之间的连接方式具体可以釆用光纤连接，例如，釆用单模光纤连接各个器件。

在上述本发明实施例一至本发明实施例十四的技术方案的基础上，进一步地，在上述各个实施例中，增益器件具有调制功能，并且，增益器件包括前端面和后端面，其中前端面具有低反射特性，后端面具有高反射特性。具体地，上述各个实施例中的增益器件均可以具体釆用 RSOA或法布里-珀罗激光二极管（Fabry-Perot Laser Diode, 简称 FP-LD ) , 例如注入锁定 FP-LD ( Injection Locking FP-LD, 简称 IL FP-LD ) 。

在上述本发明实施例一至本发明实施例十四的技术方案的基础上，进一步地，在上述各个实施例中，在光路中具有反射作用的器件之前，均可以增加一个法拉第旋转器，该法拉第旋转器具有 45度相位，也就是说，通过该法拉第旋转器的光信号的相位会偏移 45度，从而使得经过该具有反射作用的器件的反射光的偏振状态相对于入射到该器件的入射光的偏振状态旋转 90度，因此，增益器件发出的 TE模式的光信号在注入回该增益器件时变成 TM模式的光信号，增益器件发出的 TM式的光信号在注入回该增益器件时变成 TE 模式的光信号，从而减小光纤链路中的偏振扰动，提高该自注入激光器的偏振稳定性，进一步提高了该自注入激光器性能。在上述各个实施例中，该法拉第旋转器可以设置在光路中各个具有反射作用的器件之前。例如，在本发明实施例一中，在增益器件 11和光处理器件 12之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例二中，在增益器件 21和光滤波器 22之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在负色散器件 23和 PRM 24之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例三中，在增益器件 31和光滤波器 32之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在负色散器件 33和全反射镜 35之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例四中，在增益器件 41和光滤波器 42之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在光分路器 43和反射型的负色散器件 44之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例五中，在增益器件 51和光分路器 52之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在光分路器 52和具有滤波作用的反射型的负色散器件 53之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例六中，在增益器件 61和 AWG 62 之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在负色散器件 63和 PRM 64之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例七中，在增益器件 71和 AWG 72之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在光分路器 74和全反射镜 75之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例八中，在增益器件 81和 AWG 82之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在光分路器 83和反射型的负色散器件 84之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例九中，在增益器件 91 和具有负色散作用的 AWG 92之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在具有负色散作用的 AWG 92 和 PRM 93之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例十中，在增益器件 101和光处理器件 103之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例十一中 , 在每个增益器件 111和第一 AWG 113之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在负色散器件 115和 PRM 116之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例十二中，在每个增益器件 121和第一 AWG 123之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在光分路器 126和全反射镜 127之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例十三中，在每个增益器件 131和第一 AWG 133之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在光分路器 135和反射型的负色散器件 136之间设置一个法拉第旋转器。在本发明实施例十四中，在每个增益器件 141和第一 AWG 143 之间设置一个法拉第旋转器，和 /或，在第一 AWG 143和 PRM 145之间设置一个法拉第旋转器。

图 15 为本发明的自注入激光器与现有技术中的自注入激光器产生的激射光谱对比示意图。通过实验釆集本发明的自注入激光器和现有技术中的自注入激光器产生的激射光谱，如图 15所示，釆用现有技术中的自注入激光器利用 AWG作为自注入激光器的腔内滤波器，由于 AWG的带宽较宽，选模效应较弱，增益器件自身产生调制啁啾，并且光信号在往返振荡过程中由光纤引入正色散，上述啁啾和正色散注入回该增益器件中，加剧自注入激光器的调制啁啾和激射光谱的展宽和抖动，因此，如果增益器件与 AWG之间的光纤较长，自注入激光器的激射谱线如图 15中的虚线曲线所示，具有很宽的光谱，自注入激光器的性能也随着中间光纤长度的增加而急剧恶化。釆用本发明各个实施例提出的自注入激光器，在谐振腔中增加具有负色散功能的器件，例如具有 DCF, 当其产生的负色散的绝对值大于谐振腔内的总正色散值时，自注入激光器的激射光傳如图 15中实现曲线所示，光谱宽度显著变窄 , 自注入激光器的性能也随之显著提升。

需要说明的是：对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以釆用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括： ROM, RAM, 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

权利要求书

1、一种自注入激光器，其特征在于，包括：增益器件和与所述增益器件连接的光处理器件；

2、根据权利要求 1所述的自注入激光器，其特征在于，所述光处理器件包括：光滤波器、负色散器件、部分反射镜 PRM和连接所述光滤波器、所述负色散器件与所述 PRM的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述光滤波器、所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

3、根据权利要求 1所述的自注入激光器，其特征在于，所述光处理器件包括：光滤波器、负色散器件、光分路器、全反射镜和连接光滤波器、负色散器件、光分路器与全反射镜的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述光滤波器、所述光分路器、所述全反射镜和所述光纤产生的正色散的总和；

4、根据权利要求 1所述的自注入激光器，其特征在于，所述光处理器件包括：光滤波器、光分路器、反射型的负色散器件和连接所述光滤波器、所述光分路器与所述反射型的负色散器件的光纤；所述反射型的负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述光滤波器、所述光分路器和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件、所述光滤波器、所述光分路器和所述反射型的负色散器件通过所述光纤依次连接。

5、根据权利要求 1所述的自注入激光器，其特征在于，所述光处理器件包括：光分路器、具有滤波作用的反射型的负色散器件和连接所述光分路器与所述具有滤波作用的反射型的负色散器件的光纤；所述具有滤波作用的反射型的负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述光分路器和所述光纤产生的正色散的总和；

所述增益器件、所述光分路器和所述具有滤波作用的反射型的负色散器件通过所述光纤依次连接。

6、根据权利要求 1所述的自注入激光器，其特征在于，所述光处理器件包括：阵列波导光栅 AWG、负色散器件、 PRM和连接所述 AWG、所述负色散器件与所述 PRM的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述 AWG、所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

7、根据权利要求 1所述的自注入激光器，其特征在于，所述光处理器件包括： AWG、负色散器件、光分路器、全反射镜和连接所述 AWG、所述负色散器件、所述光分路器与所述全反射镜的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述 AWG、所述光分路器、所述全反射镜和所述光纤产生的正色散的总和；

8、根据权利要求 1所述的自注入激光器，其特征在于，所述光处理器件包括： AWG、光分路器、反射型的负色散器件和连接所述 AWG、所述光分路器与所述反射型的负色散器件的光纤；所述反射型的负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述 AWG、所述光分路器和所述光纤产生的正色散的总和；

9、根据权利要求 1所述的自注入激光器，其特征在于，所述光处理器件包括：具有负色散作用的 AWG、 PRM和连接所述具有负色散作用的 AWG 与所述 PRM的光纤；所述具有负色散作用的 AWG产生的负色散的绝对值大于或等于所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

10、一种无源光网络 PON, 其特征在于，包括：

每个所述增益器件产生宽谱光信号，所述光处理器件对每个所述增益器件产生的所述宽谱光信号进行选波滤波，获得每个所述增益器件分别对应的波长的光信号 ,对每个所述增益器件分别对应的波长的光信号进行部分反射 , 在部分反射后的每个波长的反射光信号中增加负色散后返回每个波长分别对应的所述增益器件，以使所述增益器件和所述光处理器件组成激光振荡腔，所述负色散的绝对值大于或等于所述光处理器件的正色散的总和，所述光处理器件将部分反射后的每个波长的透射光信号分别发送给每个波长分别对应的接收机。

11、根据权利要求 10所述的 PON, 其特征在于，所述光处理器件包括：第一阵列波导光栅 AWG、第二 AWG、负色散器件、部分反射镜 PRM和连接所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述负色散器件与所述 PRM的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

12、根据权利要求 10所述的 PON, 其特征在于，所述光处理器件包括：第一 AWG、第二 AWG、负色散器件、光分路器、全反射镜和连接所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述负色散器件、所述光分路器与所述全反射镜的光纤；所述负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述光分路器、所述全反射镜和所述光纤产生的正色散的总和；

13、根据权利要求 10所述的 PON, 其特征在于，所述光处理器件包括：第一 AWG、第二 AWG、光分路器、反射型的负色散器件和连接所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述光分路器与所述反射型的负色散器件的光纤；所述反射型的负色散器件产生的负色散的绝对值大于或等于所述第一 AWG、所述第二 AWG、所述光分路器和所述光纤产生的正色散的总和；

14、根据权利要求 10所述的 PON, 其特征在于，所述光处理器件包括：具有负色散作用的第一 AWG、第二 AWG、 PRM和连接所述具有负色散作用的第一 AWG、所述第二 AWG与所述 PRM的光纤；所述具有负色散作用的第一 AWG产生的负色散的绝对值大于或等于所述第二 AWG、所述 PRM和所述光纤产生的正色散的总和；

每个所述增益器件通过所述光纤连接所述具有负色散作用的第一 AWG 的一个分支端口，所述第一 AWG的公共端口、所述 PRM和所述第二 AWG 的公共端口通过所述光纤依次连接，所述第二 AWG的每个分支端口通过所述光纤连接一个所述接收机。