光纤通信系统和方法技术方案

一种用于光通信网络的注入锁定发射机,包括基本上局限于单个纵向模式的主种子激光源输入、输入数据流、以及包括至少一个从激光器的激光注入调制器，该从激光器具有注入锁定到主种子激光源的单个纵向模式的频率的谐振器频率。激光注入调制器被配置为接收主种子激光源输入和输入数据流，并输出激光调制数据流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光纤通信系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年10月3日提交的序列号为15/283,632的美国专利申请的利益和优先权，该序列号为15/283,632的美国专利申请要求于2016年4月12日提交的序列号为62/321,211的美国临时专利申请的利益和优先权，这两个专利申请通过引用以其整体并入本文。背景本公开的领域大体上涉及光纤通信网络，且更具体地涉及利用波分复用的光网络。电信网络包括接入网络，终端用户订户通过该接入网络连接到服务提供商。对于通过接入网络传输高速数据和视频服务的带宽需求正在迅速增加，以满足不断增长的消费者需求。目前，对于住宅订户来说，接入网络上的数据传输以千兆位(Gb)/秒增长，而对于商业订户来说，数据传输以多个Gb/s增长。目前的接入网络基于无源光网络(PON)接入技术，该技术已经成为满足终端用户日益增长的高容量需求的主导系统架构。千兆位PON和以太网PON架构是传统上已知的，并且目前为下行传输提供大约2.5Gb/s的数据速率，为上行传输提供1.25Gb/s的数据速率(下行速率的一半)。10Gb/sPON(XG-PON或IEEE10G-EPON)已经开始用于高带宽应用，并且基于时分和波分复用(TWDM和WDM)的40Gb/sPON方案最近已经标准化。因此，越来越需要开发每个订户更高/更快的数据速率，以满足未来的带宽需求，并且同样增加对于服务和应用的覆盖范围，但同时还要最小化提供更高容量和性能的接入网络所需的资本和运营支出。增加PON的容量的一种已知解决方案是使用WDM技术向终端用户发送专用波长信号。然而，当前的检测方案WDM技术受限于其低的接收器灵敏度，且也受限于可用于升级和扩展该技术的少数选项，特别是在与低质量遗留光纤环境结合使用方面。传统光纤环境要求运营商从现有光纤基础设施中挤出更多容量，以避免与不得不缩减新光纤安装相关联的成本。传统的接入网络通常每个节点包括六根光纤，服务多达500个终端用户，如家庭订户。常规节点不能被进一步分割，并且通常不包含多余(未使用的)光纤，因此需要以更有效和成本效益的方式利用有限的光纤可用性。在棕色和绿色地带部署(brownandgreenfielddeployments)中，相干技术已经被提出作为提高对于WDM-PON光接入网络的接收器灵敏度和总容量的一种解决方案。相干技术提供了卓越的接收器灵敏度和扩展的功率预算，以及高频选择性，其提供了密集或超密集的WDM，而不需要窄带滤光器。此外，相干技术经历的多维恢复信号提供了额外的益处，以补偿线性传输损伤，诸如色散(CD)和偏振模色散(PMD)，并通过使用多级高级调制格式有效地利用频谱资源来促进未来的网络升级。然而，使用相干技术的长距离传输需要复杂的后处理，包括信号均衡和载波恢复，以适用于沿着传输路径所经历的损伤，从而通过显著增加系统复杂性而带来重大挑战。在长距离光学系统中的相干技术通常需要大量使用高质量的分立的光子和电子组件，诸如数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)和数字信号处理(DSP)电路，诸如利用CMOS技术的专用集成电路(ASIC)，以补偿噪声、频率漂移和影响长距离光传输中传输的信道信号的其他因素。用于城域网(metro)解决方案的相干可插拔模块已经通过多源协议(MSA)标准化经历了C形因子可插拔(CFP)到CFP2和未来的CFP4，以减少其占用空间、降低成本，并另外降低功率耗散。然而，这些模块仍然需要相当大的工程复杂性、费用、尺寸和操作能力，因此在接入应用中实施起来并不高效或不实用。简要概述在一个方面中，用于光通信网络的注入锁定发射机包括基本上局限于单个纵向模式的主种子激光源输入、输入数据流、以及包括至少一个从激光器的激光注入调制器，该从激光器具有注入锁定到主种子激光源的单个纵向模式的频率的谐振器频率。激光注入调制器被配置为接收主种子激光源输入和输入数据流，并输出激光调制数据流。在另一方面中，一种光网络通信系统包括输入信号源、被配置成接收输入信号源并输出多个相位同步相干音调对的光频梳状波发生器。多个相位同步相干音调对中的每一个包括第一未调制信号和第二未调制信号。该系统还包括：第一发射机，其被配置为接收多个相位同步相干音调对中的所选择一个的第一未调制信号作为种子源，并输出第一调制数据流；以及第一接收器，其被配置为从第一发射机接收第一调制数据流，并接收多个相位同步相干音调对中的所选择一个的第二未调制信号作为本地振荡器源。在又一方面中，一种光网络通信系统包括光集线器，该光集线器包括被配置为输出具有第一未调制信号和第二未调制信号的至少一个相位同步相干音调对的光频梳状波发生器，以及被配置为接收第一未调制信号作为种子源并输出下行调制数据流的下行发射机。该系统还包括光纤节点和终端用户，该终端用户包括下行接收器，该下行接收器被配置为从下行发射机接收下行调制数据流，并接收第二未调制信号作为本地振荡器源。在又一方面中，一种光网络处理方法包括以下步骤：生成至少一对第一和第二未调制相位同步相干音调；将第一未调制相位同步相干音调作为种子信号传送到第一发射机；在第一发射机中将下行数据附着到第一未调制相位同步相干音调以生成第一调制数据流信号；在集线器的光多路复用器内,将第一调制数据流信号和第二未调制相位同步相干音调光复用在一起；以及将复用的第一调制数据流信号和第二未调制相位同步相干音调通过光纤传达到第一发射机，以用于下行外差检波。附图简述当参考附图阅读下面的详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的字符表示相似的部分，其中：图1是根据本公开的示例性实施例的示例性光纤通信系统的示意图。图2是描绘可与图1中所描绘的光纤通信系统一起使用的示例性发射机的示意图。图3是描绘可与图1中所描绘的光纤通信系统一起使用的可替代发射机的示意图。图4是描绘可与图1中所描绘的光纤通信系统一起使用的可替代发射机的示意图。图5是描绘可与图1中描绘的光纤通信系统一起使用的可选发射机的示意图。图6是描绘可与图1中所描绘的光纤通信系统一起使用的示例性上行连接的示意图。图7是描绘使用图1中所描绘的光纤通信系统实现的示例性处理架构的示意图。图8是示例性下行光网络过程的流程图。图9是可以使用图8中所描绘的下行过程实现的示例性上行光网络过程的流程图。除非另有指示，本文中所提供的附图意在图示本公开的实施例的特征。这些特征被认为可应用于包括本公开的一个或更多个实施例的各种系统中。因此，附图并不意味着包括本领域中的那些普通技术人员已知的用于实践本文公开的实施例所需的所有常规特征。详细描述在下面的说明书和权利要求书中，将参考许多术语，这些术语应被定义为具有以下含义。单数形式“一(a)”、“一(an)”、和“该(the)”包括复数参考，除非上下文另有明确规定。“可选的”或“可选择地”指的是接下来描述的事件或情况可以发生或可以不发生，且描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。本文在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言可以用来修改任何数量表示，这些数量表示可以允许变化，而不会导致与之相关的基本功能的变化。因此，由一个或更多个术语(诸如“大约”、“近似”和“基本上”)修改的值不限于指定的精确值。在至少一些情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光通信网络的注入锁定发射机，包括：主种子激光源输入，其基本上局限于单个纵向模式；输入数据流；以及激光注入调制器，其包括至少一个从激光器，所述从激光器具有注入锁定到所述主种子激光源的所述单个纵向模式的频率的谐振器频率，其中，所述激光注入调制器被配置为接收所述主种子激光源输入和所述输入数据流，并输出激光调制数据流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.12 US 62/321,211;2016.10.03 US 15/283,6321.一种用于光通信网络的注入锁定发射机，包括：主种子激光源输入，其基本上局限于单个纵向模式；输入数据流；以及激光注入调制器，其包括至少一个从激光器，所述从激光器具有注入锁定到所述主种子激光源的所述单个纵向模式的频率的谐振器频率，其中，所述激光注入调制器被配置为接收所述主种子激光源输入和所述输入数据流，并输出激光调制数据流。2.根据权利要求1所述的发射机，其中，所述激光注入调制器被配置为实现直接调制。3.根据权利要求1所述的发射机，其中，所述激光注入调制器被配置为实现外部调制。4.根据权利要求1所述的发射机，其中，所述至少一个从激光器包括LED、法布里-珀罗激光二极管和垂直腔面发射激光器中的至少一个。5.根据权利要求1所述的发射机，还包括与所述激光注入调制器和所述主种子激光源输入通信的第一光循环器。6.根据权利要求5所述的发射机，其中，所述激光注入调制器被配置为实现偏振分复用、空分复用和模分复用中的一种。7.根据权利要求6所述的发射机，其中，所述激光注入调制器被配置成以90度偏振、60度偏振、90度偏振、螺旋偏振、圆偏振、涡流偏振或轨道角动量中的一个对所述主种子激光源输入进行复用。8.根据权利要求6所述的发射机，还包括设置在所述第一光循环器和所述至少一个从激光器之间的偏振光束分离器和偏振光束组合器。9.根据权利要求8所述的发射机，其中，所述至少一个从激光器包括第一激光二极管和第二激光二极管，其中，所述第一激光二极管被配置为接收所述主种子激光源输入的x分量，以及其中，所述第二激光二极管被配置为接收所述主种子激光源输入的y分量。10.根据权利要求9所述的发射机，还包括：第一光分离器和光组合器，其设置在所述偏振光束分离器和所述第一激光二极管之间；以及第二光分离器和光组合器，其设置在所述偏振光束分离器和所述第二激光二极管之间，其中，所述第一激光二极管包括第一子激光器和第二子激光器，其中，所述第二激光二极管包括第三子激光器和第四子激光器，其中，所述第一子激光器被配置成接收所述x分量的I-信号，其中，所述第二子激光器被配置成接收所述x分量的Q-信号，其中，所述第三子激光器被配置成接收所述y分量的I-信号，其中，所述第四子激光器被配置为接收所述y分量的Q-信号。11.根据权利要求10所述的发射机，还包括：第一相移元件，其设置在所述第一光分离器和所述第二子激光器之间；以及第二相移元件，其设置在所述第二光分离器和所述第四子激光器之间。12.根据权利要求5所述的发射机，还包括：第二光循环器，其与所述第一光循环器单向通信，并且与所述至少一个从激光器双向通信；以及外部调制元件，其设置在所述第一光循环器和所述第二光循环器之间，其中，所述外部调制元件被配置为接收所述输入数据流和所述第二光循环器的输出，其中，所述第一光循环器与所述外部调制元件的输出单向通信。13.一种光网络通信系统，包括：输入信号源；光频梳状波发生器，其被配置为接收所述输入信号源并输出多个相位同步相干音调对，所述多个相位同步相干音调对中的每一个相位同步相干音调对包括第一未调制信号和第二未调制信号，第一发射机，其被配置为接收所述多个相位同步相干音调对中的所选择的一个相位同步相干音调对的所述第一未调制信号作为种子源，并输出第一调制数据流；以及第一接收器，其被配置为从所述第一发射机接收所述第一调制数据流，并接收所述多个相位同步相干音调对中所选择的一个相位同步相干音调对的所述第二未调制信号作为本地振荡器源。14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述光频梳状波发生器包括放大器和光解多路复用器。15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述光频梳状波发生器被配置为实现锁模激光器、增益切换激光器和电光调制中的一个。16.根据权利要求13所述的系统，其中，在整个所述系统中，所述多个相位同步相干音调对中所选择的一个相位同步相干音调对相对于彼此能够控制在恒定的频率间隔下。17.根据权利要求13所述的系统，其中，所述系统被配置为执行外差检测。18.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一发射机包括第一激光注入调制器和第一光循环器。19.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一激光注入调制器被配置为实现直接调制。20.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一激光注入调制器被配置为实现外部调制。21.根据权利要求19所述的系统，其中，所述输入信号源包括外部主激光器。22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述第一调制器包括第一激光二极管，所述第一激光二极管被配置为注入锁定到所述外部主激光器。23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述第一激光二极管被配置为从第一外部数据源接收第一数据，以粘附到输出的第一调制数据流中。24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述第一调制器还包括第一偏振光束分离器和第一偏振光束组合器。25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述第一激光二极管包括第一从激光器和第二从激光器，其中所述第一从激光器和第二从激光器被配置为分别从所述第一偏振光束分离器接收第一偏振分量和第二偏振分量。26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述第一调制器被配置为实现正交幅度调制。27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述第一从激光器包括第一子激光器和第二子激光器，其中，所述第二从激光器包括第三子激光器和第四子激光器，其中，所述第一子激光器和第二子激光器被配置为分别接收所述第一偏振分量的I-信号和Q-信号，以及其中，所述第三子激光器和第四子激光器被配置为分别接收所述第二偏振分量的I-信号和Q-信号。28.根据权利要求13所述的系统，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾振生，路易斯·阿尔贝托·坎波斯，柯蒂斯·迪恩·尼特，
申请(专利权)人：有线电视实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国,US