一种无源光网络系统及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种无源光网络系统中的光网络单元以及其上行波长生成方法，其包括：半导体激光器，用于选择锁定外部注入光若干波长中的一个特定波长并发射出该特定波长的单模相干光源；半导体光放大器，用于生成并放大宽谱光源，将上行数据调制到所述特定波长的单模相干光源。其中，所述半导体光放大器为量子点半导体光放大器；半导体激光器可采用FP激光器通过偏压调谐选择锁定外部注入光若干波长中的一个特定波长。外部注入光的若干波长由远程节点通过反射形成多个反射波长。本发明专利技术实现成本低，有利于商业实现及输出功率高，满足PON系统的高速上行数据调制要求及无色性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
的，尤其涉及一种接入网络系统中的无源光网络及其装置。
技术介绍
随着互联网流量的快速增加，NGPON2(下一代无源光网络)目前正在被广泛探索。其中，TWDM-PON(时分和波分复用无源光网络)已经被选为NGPON2基础技术的解决方案。其要求下行聚合速率至少达到40Gb/s；上行聚合速率至少达到10Gb/s，并且至少支持20km的无源传输以及至少1∶64的分光比。然而随着全新的应用不断地涌现出来，例如在线视频聊天/会议，在线游戏，高清IPTV，数字影院等，每个用户对上行带宽的需求将会不断地增加。此外，NGPON2另一个主要应用就是承载高速无线网络系统的前端回传。因此，从长远来看未来的TWDM-PON需要满足上、下行对称40Gb/s的速率。眼下传统的热调谐方式DML(直调激光器)不再胜任无色ONU(光网络单元)。因为DML的啁啾效应会造成信号失真，特别在传输高速OOK调制格式的时候。这将严重地限制了系统传输的特性。虽然业界已经做出很多努力去减轻直调激光器带来的色散，例如加入光谱重塑滤波器，啁啾管理直调激光器，双二进制调制格式，电子色散补偿等，这将明显地带来额外的系统成本、复杂性、不稳定性及功率损失。因此当务之急就是找到一个低成本的可替代方案，使其能满足40Gb/s对称TWDM-PON中无色ONU光发射机的设计要求。基于MZM(马赫-曾德尔强度调制器)的外部调制技术已被认为是对称的40Gb/sTWDM-PON的一个很好的解决方案，其高调制速率及低啁啾的特性，确保长距离传输。然而由于该方案需要额外的DFB(分布式反馈激光器)，这将显著地增加系统成本及功耗，这最终限制了它在低成本PON中的应用，此外该方案不利于器件集成，因为MZM和DFB很难集成在一块芯片上。此外，另一种比较有吸引力的解决方案就是使用EML(电吸收调制激光器)。它将一块可调激光二极管和一个电吸收调制器同时集成在一个器件内。然而由于这种调制方式是基于电吸收，EML的输出光功率会相当低。为了补偿芯片上的损失和光纤耦合损失，通常需要集成一块光放大器一同工作，这将明显地增加制造成本。此外由于电吸收调制的温度敏感特性使其在波长调谐时造成系统不稳定并甚至影响到传输特性，例如光功率不稳定，低消光比以及传输距离受限。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高速对称TWDM-PON及WDM-PON光发射机设计及其上行光信号生成。根据本专利技术的一个方面，这里提供一种无源光网络系统中的光网络单元，其包括：半导体激光器，用于选择锁定外部注入光若干波长中的一个特定波长并发射出该特定波长的单模相干光源；半导体光放大器，用于生成并放大宽谱光源，将上行数据调制到所述特定波长的单模相干光源。优选地，前述半导体光放大器为量子点半导体光放大器。优选地，前述宽谱光源至少包括半导体激光器输出的连续光源、以及半导体光放大器所输出的放大自发辐射光源。优选地，前述半导体激光器为FP激光器，其输出连续光源为多纵模光源。优选地，前述FP激光器通过偏压调谐选择锁定外部注入光若干波长中的一个特定波长。优选地，前述外部注入光的若干波长由设置在无源光网络系统远程节点中光纤光栅通过反射宽谱光源形成多个反射波长。其中，多个反射波长被配置为符合国际电信联盟远程通信标准化组织对密集型光波复用的波长标准，多个反射波长之间的波长间隔为0.8nm。优选地，所述FP激光器被配置为通过更改FP激光器的纵模间距Δλ错开注入光的若干波长和FP纵模之间的对准，使得其中一个波长对准FP激光器的纵模峰值。其中，所述FP激光器的纵模间距配置为0.5nm。优选地，所述外部注入光若干波长由设置在无源光网络系统远程节点中阵列波导光栅切割形成，并在远程节点反射回光网络单元。其中，半导体激光器可以是DFB激光器。根据本专利技术的另外一个方面，这里提供一种无源光网络系统中光网络单元上行波长生成方法，其包括：使用半导体光放大器生成并放大宽谱光源；利用半导体激光器锁定外部注入光的若干波长中的一个特定波长并发射出特定波长的单模相干光源；使用半导体光放大器将上行数据调制到所述特定波长的单模相干光源；优选地，前述半导体激光器可以是FP激光器，其通过偏压调谐选择锁定外部注入光若干波长中的一个特定波长。优选地，前述外部注入光的若干波长由设置在无源光网络系统远程节点中光纤光栅通过反射形成多个反射波长。优选地，前述FP激光器被配置为通过更改FP激光器的纵模间距Δλ错开注入光的若干波长和FP纵模之间的对准，使得其中一个波长对准FP激光器的纵模峰值。优选地，前述外部注入光由设置在无源光网络系统远程节点中阵列波导光栅切割形成，并在远程节点反射回光网络单元。根据本专利技术的一个方面，这里提供一种无源光网络系统中的远程节点，其包括：光耦合器，耦合于光分支器和光纤线路终端之间，输出部分光源；多模光纤光栅，用于反射多个特定波长，所述多个特定波长被反射回光网络单元，以用于光网络单元锁定其中一个特定波长并发射出该特定波长的单模相干光源，该单模相干光源用于上行数据调制。根据本专利技术实施例所提供的光网络单元及其方法，其实现成本低，相比EML结构方式，本实施下由半导体激光器和半导体光放大器构成的上行信号调制具有极大的成本优势；且半导体激光器和半导体光放大器可紧凑地集成在半导体衬底或硅基光子集成电路中，更有利于商业实现；且ONU具有输出功率高，由于宽谱光源经过多次放大和叠加，它为半导体光放大器对上行信号调制提供足够的光功率输入。尤其是基于量子点半导体光放大器的超快增益恢复保证了上行信号的高速信号调制，可使得每个用户的高速上行数据调制10Gb/s；同时，其具有负频率啁啾，可明显地降低在单模光纤中的色散效应，从而导致其在高速传输性能方面超越传统的DML方式。而基于FP激光器的注入锁定，其中心波长可以被热调谐以提供无色种子光且调谐范围宽，可满足多个波长TWDM-PON/WDM-PON甚至今后升级版的更多波长的TWDM-PON/WDM-PON；同时，FP激光器具有较好的温度性能，相比于EAM方式，这使得ONU具有比较好的波长调谐准确性以及系统稳定性。附图说明通过下面提出的结合附图的详细描述，本专利技术的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：图1是高速对称TWDM-PON系统结构及无色ONU光发射机的设计示意图；图2是高速对称WDM-PON系统结构及无色ONU光发射机的设计示意图；图3是量子点内载流子散射机制以及相对应的时间常数示意图；图4量子点半导体光放大器放大自发射频谱图，对应腔长分别为1mm和1.5mm；图5是特定输入电流密度时量子点半导体光放大器在不同输入光功率下的增益曲线图；图6在不同注入电流密度下特定腔长的量子点半导体光放大器的增益谱；图7是多个粗波分复用信道在不同输入光功率下的噪声系数；图8是量子点半导体光放大器在外部光脉冲输入下的增益恢复过程；图9是1530nm量子点半导体光放大器的频率响应特性图；图10是量子点半导体光放大器在不同注入电流密度下的增益曲线图；图11是在多个注入光束下FP激光器注入锁定的工作原理；图12是在3种不同FP纵模间距下，外部注入光束和FP纵模在波长上的分布示意图。具体实施方式在以下优选的实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源光网络系统中的光网络单元，其特征在于包括：半导体激光器，用于选择锁定外部注入光若干波长中的一个特定波长并发射出该特定波长的单模相干光源；半导体光放大器，用于生成并放大宽谱光源，将上行数据调制到所述特定波长的单模相干光源。

【技术特征摘要】
1.一种无源光网络系统中的光网络单元，其特征在于包括：半导体激光器，用于选择锁定外部注入光若干波长中的一个特定波长并发射出该特定波长的单模相干光源；半导体光放大器，用于生成并放大宽谱光源，将上行数据调制到所述特定波长的单模相干光源。2.如权利要求1所述的光网络单元，其特征在于所述半导体光放大器为量子点半导体光放大器。3.如权利要求1所述的光网络单元，其特征在于所述宽谱光源至少包括半导体激光器输出的连续光源、以及半导体光放大器所输出的放大自发辐射光源。4.如权利要求3所述的光网络单元，其特征在于所述半导体激光器为FP激光器，其输出连续光源为多纵模光源。5.如权利要求4所述的光网络单元，其特征在于所述FP激光器通过偏压调谐选择锁定外部注入光若干波长中的一个特定波长。6.如权利要求1所述的光网络单元，其特征在于所述外部注入光的若干波长由设置在无源光网络系统远程节点中光纤光栅通过反射宽谱光源形成多个反射波长。7.如权利要求6所述的光网络单元，其特征在于所述多个反射波长被配置为符合国际电信联盟远程通信标准化组织对密集型光波复用的波长标准，多个反射波长之间的波长间隔为0.8nm。8.如权利要求1至6任一权项所述的光网络单元，其特征在于所述FP激光器被配置为通过更改FP激光器的纵模间距Δλ错开注入光的若干波长和FP纵模之间的对准，使得其中一个波长对准FP激光器的纵模峰值。9.如权利要求7所述的光网络单元，其特征在于所述FP激光器的纵模间距配置为0.5nm。10.如权利要求1至5任一权项所述的光网络单元，其特征在于所述外部注入光...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓，
申请(专利权)人：上海贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31