專利名稱：波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-TDM-P0N)，具體地說(shuō)，涉及利用光線路終端(0LT，Optical Line Terminal)的下行信號(hào)光對(duì)作為光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU, Optical Network Unit)的光源的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng)，Micro-Electro-Mechanical Systems)可調(diào)諧激光器進(jìn)行注入鎖定的高速大容量的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Ρ0Ν，Passive Optical Network)技術(shù)作為解決接入網(wǎng)“最后一公里” 的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于光纖到戶(FTTH)系統(tǒng)。波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的光功率分配所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)和波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)路由的優(yōu)點(diǎn)， 被認(rèn)為是下一代光纖接入網(wǎng)的最佳解決方案。波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以在傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上通過(guò)增加波長(zhǎng)的方法來(lái)增加服務(wù)的用戶數(shù)量，既不影響已有用戶的使用帶寬，同時(shí)提供更高的安全性和協(xié)議透明性，增加了網(wǎng)絡(luò)容量擴(kuò)展的彈性。相比于通過(guò)增加波長(zhǎng)數(shù)目來(lái)提高系統(tǒng)容量的波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置更為靈活，系統(tǒng)制造成本更小。通常的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括中心局(C0，Central Office)、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(RN，Remote Node)和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)。中心局主要包含光發(fā)射模塊、光接收機(jī)以及波分復(fù)用/解復(fù)用器等，負(fù)責(zé)提供網(wǎng)絡(luò)間的光接口和相關(guān)交換任務(wù)，為光網(wǎng)絡(luò)單元提供數(shù)據(jù)傳送并對(duì)來(lái)自光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理和監(jiān)控。中心局在下傳數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)射多波長(zhǎng)信號(hào)，下行信號(hào)經(jīng)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行解復(fù)用并發(fā)送到相應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元。并且，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的上傳信號(hào)經(jīng)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)用后傳送回中心局。遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)中的光分支設(shè)備采用無(wú)源光器件、例如陣列波導(dǎo)光柵(AWG，Arrayed Waveguide Grating)。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元都具備獨(dú)立的用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信息的光收發(fā)機(jī)。由于使用了 WDM復(fù)用/解復(fù)用器來(lái)代替光功率分配器，使得傳輸中光功率損耗降低，相應(yīng)的傳輸距離延長(zhǎng)。同時(shí)，結(jié)合WDM的優(yōu)點(diǎn)，波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以最大可能地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，并且可以在不改變基礎(chǔ)設(shè)備的情況下升級(jí)網(wǎng)絡(luò)帶寬。然而，其大規(guī)模的推廣受限于大量昂貴的光發(fā)射/接收模塊以及光波分復(fù)用/解復(fù)用器件，特別是光網(wǎng)絡(luò)單元的發(fā)射模塊，要求其具備無(wú)色、透明、價(jià)格低廉等特性。目前，利用多種方法來(lái)構(gòu)造光網(wǎng)絡(luò)單元的發(fā)射模塊，例如基于分布反饋式激光器 (DFB, Distributed Feed Back)、反射型半導(dǎo)體光放大器(RS0A，Reflective Semiconductor Optical Amplifer)、注入鎖定法布里-泊羅(FP，F(xiàn)abry-Perot)激光器和可調(diào)諧激光器 (TL，Tunable Laser)構(gòu)成光網(wǎng)絡(luò)單元的發(fā)射模塊。基于分布反饋式激光器的光網(wǎng)絡(luò)單元需要不同波長(zhǎng)的分布反饋式激光器光源，通常一個(gè)用戶對(duì)應(yīng)一個(gè)分布反饋式激光器，不具備擴(kuò)展性，滿足ITU-T波長(zhǎng)規(guī)定的分布反饋式激光器也很昂貴。另外，還需要使用穩(wěn)定波長(zhǎng)振動(dòng)的額外設(shè)備，例如溫度穩(wěn)定器或者穩(wěn)流器，這帶來(lái)了系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用高昂的問(wèn)題。最近，基于RS0A、注入鎖定FP激光器或TL的光網(wǎng)絡(luò)單元由于具有無(wú)色光源、可擴(kuò)展的特征，被廣泛關(guān)注。然而，基于RSOA或者注入鎖定FP激光器的光網(wǎng)絡(luò)單元需要光線路終端提供大功率的種子ASE(放大自發(fā)輻射，Amplified Spontaneous Emission)光源或者分布反饋式激光器，限制了可擴(kuò)展的用戶數(shù)量?；诳烧{(diào)諧激光器的光網(wǎng)絡(luò)單元雖然不存在上述問(wèn)題，但其昂貴的價(jià)格限制了其在波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于MEMS可調(diào)諧激光器的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括中心局、多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元和位于所述中心局與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元之間的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，其中，所述中心局具備多個(gè)光源，用于發(fā)射多種波長(zhǎng)的下行信號(hào)光；多個(gè)接收機(jī)，分別接收從所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出且經(jīng)由所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)傳輸來(lái)的上行信號(hào)光；以及多個(gè)復(fù)用/解復(fù)用器，對(duì)所述下行信號(hào)光和所述上行信號(hào)光進(jìn)行復(fù)用及解復(fù)用；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)用于對(duì)來(lái)自所述中心局的所述下行信號(hào)光進(jìn)行復(fù)用，并且對(duì)來(lái)自所述光網(wǎng)絡(luò)單元的所述上行信號(hào)光進(jìn)行解復(fù)用；所述光網(wǎng)絡(luò)單元分別具備內(nèi)部環(huán)形耦合器；將所述下行信號(hào)光分離為信號(hào)光和注入光的光分離單元；接收分離后的所述信號(hào)光的下行數(shù)據(jù)接收機(jī)；以及接收所述注入光且產(chǎn)生所述上行信號(hào)光的MEMS可調(diào)諧激光器。此外，優(yōu)選的是，所述光分離單元是多模干涉儀或復(fù)用/解復(fù)用器。另外，優(yōu)選的是，MEMS可調(diào)諧激光器是注入鎖定式的MEMS可調(diào)諧激光器。此外，優(yōu)選的是，還具備寬譜光源，用于產(chǎn)生寬譜種子光；以及耦合器，對(duì)所述下行信號(hào)光和所述寬譜種子光進(jìn)行混合。另外，優(yōu)選的是，所述復(fù)用/解復(fù)用器是陣列波導(dǎo)光柵。此外，優(yōu)選的是，在所述中心局與所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)之間分別傳輸上行信號(hào)光和下行信號(hào)光的傳輸光纖是不同種類的單模光纖。如前所述，可調(diào)諧激光器應(yīng)用于波分復(fù)用的光通信網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題是可調(diào)諧激光器輸出波長(zhǎng)與ITU-T規(guī)定波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題，傳統(tǒng)的解決方案是采用外部的控制電路和FP標(biāo)準(zhǔn)具實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧激光器輸出波長(zhǎng)鎖定。本發(fā)明所提出的無(wú)色波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用注入鎖定的MEMS可調(diào)諧激光器作為光網(wǎng)絡(luò)單元中的光源，因此， 能夠?qū)崿F(xiàn)輸出波長(zhǎng)和ITU-T規(guī)定波長(zhǎng)的自對(duì)準(zhǔn)。在光網(wǎng)絡(luò)單元中，從中心局的光線路終端輸出的下行信號(hào)光注入到MEMS可調(diào)諧激光器，使直接調(diào)制的MEMS可調(diào)諧激光器輸出光載波波長(zhǎng)被鎖定為下行信號(hào)光的載波波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)單元的輸出波長(zhǎng)和ITU-T波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)的自對(duì)準(zhǔn)，大大降低了系統(tǒng)對(duì)可調(diào)諧激光器輸出波長(zhǎng)的要求，降低了光網(wǎng)絡(luò)單元的成本。在光線路終端，可以采用單波長(zhǎng)的分布反饋激光器(DFB)、DBR可調(diào)諧激光器或者頻率分割的放大自發(fā)輻射(ASE)光源作為下行信號(hào)光的光源。由于MEMS可調(diào)諧激光器為單模工作(邊模抑制比約為20dB)，能夠以較小的注入光功率實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)鎖定。相對(duì)于基于FP激光器和RSOA的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)對(duì)大功率的寬譜種子光源或者DFB激光器的需求，減小了系統(tǒng)的成本。另一方面，相對(duì)于典型的基于分布布拉格(DBR，Distributed Bragg Reflectors) (包含取樣光柵分布布拉格(SG-DBR)和超結(jié)構(gòu)取樣光柵分布布拉格(SSG-DBR)等)的半導(dǎo)體可調(diào)諧激光器和基于機(jī)械調(diào)諧的外腔半導(dǎo)體可調(diào)諧激光器，基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的寬帶可調(diào)諧外腔激光器具有具備價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，還有諸如高調(diào)諧精度、高穩(wěn)定性、快速調(diào)諧(微秒級(jí))和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能保持傳統(tǒng)機(jī)械外腔半導(dǎo)體激光器光譜線寬窄、調(diào)諧范圍大的優(yōu)點(diǎn)。MEMS的制作可采用標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)器件可以采用無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的光纖耦合方式和普通的蝶形(butterfly)封裝，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)上大規(guī)模的生產(chǎn)，還便于與其它光學(xué)器件集成。MEMS可調(diào)諧激光器的不足之處在于其邊模抑制比稍小(約20dB)，但是本發(fā)明中，我們使用下行信號(hào)光對(duì)其進(jìn)行注入鎖定，一方面能實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)和ITU-T波長(zhǎng)的自對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)能顯著的增加其邊模抑制比，滿足波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元中的光源的要求。


通過(guò)結(jié)合附圖進(jìn)行的具體實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將更加清晰。圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)的框圖。(基于注入鎖定的直接調(diào)制MEMS可調(diào)諧激光器的WDM-TDM-P0N，注入光為CO端下行單波長(zhǎng)光源)圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是表示本發(fā)明的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用的MEMS可調(diào)激光器的具體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是表示本發(fā)明的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用的改進(jìn)型取樣光纖光柵MEMS可調(diào)諧激光器的具體結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。需要注意的是，本發(fā)明涉及的利用MEMS可調(diào)諧激光器的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)施方式僅僅作為示例，而不是用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。(第1實(shí)施例)首先，參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施例涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本實(shí)施例中，注入光可以是由中心局端的下行單波長(zhǎng)光源發(fā)出的光。圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示，波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括中心局10、多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元 20-1、...、20-N和位于上述中心局10與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、…20-N的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30。其中，中心局10包括用于產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)λ ρ λ 2、……λ Ν的多種下行信號(hào)光的多個(gè)光源11-1、11-2···11_Ν，接收來(lái)自上述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30的具有不同波長(zhǎng)λ^ λ2、…… λ Ν的多種上行信號(hào)光的多個(gè)接收機(jī)13-1、13-2…13-Ν，以及對(duì)上述下行信號(hào)光和上行信號(hào)光進(jìn)行復(fù)用或分離的多路復(fù)用/解復(fù)用器12-1、12-2。在本實(shí)施例中例如采用陣列波導(dǎo)光柵(AWG)作為多路復(fù)用/解復(fù)用器，多個(gè)接收機(jī)可使用雪崩二極管(APD)或者PIN 二極管。此外，上述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、···20_Ν分別具備環(huán)行耦合器32、多模干涉儀33、 下行數(shù)據(jù)接收機(jī)34、注入鎖定MEMS可調(diào)諧激光器35，該多模干涉儀33隔著環(huán)行耦合器32同遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30連接，下行數(shù)據(jù)接收機(jī)34和注入鎖定MEMS可調(diào)諧激光器35連接到上述多模干涉儀33上。另外，中心局10和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30通過(guò)長(zhǎng)距離的傳輸光纖和外部環(huán)形耦合器22連接，多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、…20-N并聯(lián)在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30上。下面，說(shuō)明具備上述結(jié)構(gòu)的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作過(guò)程。首先，由中心局10的上述多個(gè)光源11-1、11_2…Il-N發(fā)出的不同波長(zhǎng)λ ^ λ 2、……λ Ν的多種下行信號(hào)光，由多路復(fù)用/解復(fù)用器12復(fù)用之后，經(jīng)由傳輸光纖21和外部環(huán)行耦合器22被傳送到遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30。然后，在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30中對(duì)傳輸來(lái)的下行信號(hào)光進(jìn)行解復(fù)用，得到不同波長(zhǎng)的信號(hào)光，并且使這些不同波長(zhǎng)的信號(hào)光從不同的端口進(jìn)入到各光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、…、20-Ν。在各光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、…、20-Ν中，傳輸來(lái)的下行信號(hào)光經(jīng)過(guò)多模干涉儀33后分成兩路光，其中一路光作為信號(hào)光傳輸?shù)较滦袛?shù)據(jù)接收機(jī)34，另一路作為注入光傳輸?shù)組EMS可調(diào)諧激光器35。在此，多模干涉儀33的分光比可依據(jù)光接收機(jī) 34的靈敏度和MEMS可調(diào)諧激光器35對(duì)注入光的功率波長(zhǎng)要求進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步，說(shuō)明上行信號(hào)光的傳輸過(guò)程。上述注入光進(jìn)入MEMS可調(diào)諧激光器35之后，其波長(zhǎng)被鎖定，輸出高邊模抑制比的上行信號(hào)光。上行信號(hào)光經(jīng)環(huán)行耦合器32傳輸?shù)竭h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30，在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30中對(duì)該上行信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用而得到信號(hào)光，再經(jīng)由外部環(huán)形耦合器22和長(zhǎng)距離的傳輸光纖之后，被中心局10內(nèi)的各接收機(jī)13-1、13-2、…13-Ν接收。 在此，被加載到MEMS可調(diào)諧激光器35的上行信號(hào)光可以是時(shí)分復(fù)用的數(shù)據(jù)信號(hào)。另外，由于本實(shí)施例采用光注入鎖定，為了消除背向瑞利散射對(duì)接收信號(hào)的影響， 傳輸從中心局10發(fā)出的下行信號(hào)光和返回中心局10的上行信號(hào)光的光纖可以采用不同的單模光纖。(第2實(shí)施例)接著，參照?qǐng)D2說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施例涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，注入光可以是由中心局端的下行寬譜光源發(fā)出的光。圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)的框圖。第2實(shí)施例涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備與第1實(shí)施例相似的結(jié)構(gòu)， 對(duì)于與第1實(shí)施例相同的構(gòu)成要素賦予相同的附圖標(biāo)記并省略對(duì)其詳細(xì)說(shuō)明，在此只說(shuō)明不同的結(jié)構(gòu)特征。其中，中心局10除了具備多個(gè)光源11-1、11-2…11-Ν、多個(gè)接收機(jī)13_1、13_2… 13-Ν以及多路復(fù)用/解復(fù)用器12之外，在與多個(gè)光源11-1、11_2…Il-N連接的復(fù)用/解復(fù)用器12-1上，還連接著耦合器14，另外，還具備寬譜光源15，從該寬譜光源15發(fā)出的寬譜種子光被傳送到耦合器14。此外，本實(shí)施例的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、…20-Ν同第一實(shí)施例的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元 20-1、…20-Ν相比，區(qū)別結(jié)構(gòu)僅在于用復(fù)用/解復(fù)用器38代替了多模干涉儀33。另外，中心局10和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30同樣通過(guò)長(zhǎng)距離的傳輸光纖和外部環(huán)形耦合器22 連接，多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、…、20-Ν并聯(lián)在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30上。下面，說(shuō)明具備上述結(jié)構(gòu)的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作過(guò)程。首先，由中心局10的上述多個(gè)光源11-1、11_2···11-Ν發(fā)出的C波段的不同波長(zhǎng) λ ρ λ 2、……λ Ν的多種下行信號(hào)光，由復(fù)用/解復(fù)用器12-1復(fù)用之后進(jìn)入到耦合器14，此外，來(lái)自寬譜光源的寬譜種子光也被傳輸?shù)皆擇詈掀?4中，在此，下行信號(hào)光和寬譜種子光混合。然后，混合后的信號(hào)光經(jīng)由外部環(huán)行耦合器22和傳輸光纖21被傳送到遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30。然后，在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30中對(duì)傳輸來(lái)的下行信號(hào)光進(jìn)行解復(fù)用，得到不同波長(zhǎng)的信號(hào)光， 并且使這些不同波長(zhǎng)的信號(hào)光從不同的端口進(jìn)入到各光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、…、20-N。在各光網(wǎng)絡(luò)單元20-1、…、20-N中，傳輸來(lái)的下行信號(hào)光經(jīng)過(guò)復(fù)用/解復(fù)用器38解復(fù)用成L波段和C波段的光，其中C波段的光被傳輸?shù)较滦袛?shù)據(jù)接收機(jī)34，L波段的光作為注入光傳輸?shù)?MEMS可調(diào)諧激光器35。進(jìn)一步，說(shuō)明上行信號(hào)光的傳輸過(guò)程。上述注入光進(jìn)入MEMS可調(diào)諧激光器35之后，其波長(zhǎng)被鎖定，輸出高邊模抑制比的上行信號(hào)光。上行信號(hào)光經(jīng)環(huán)行耦合器32傳輸?shù)竭h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30，在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)30中對(duì)該上行信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用而得到信號(hào)光，再經(jīng)由長(zhǎng)距離的傳輸光纖和外部環(huán)形耦合器22之后，被中心局10內(nèi)的各接收機(jī)13-1、13-2、…13-N接收。另外，由于本實(shí)施例也采用光注入鎖定，為了消除背向瑞利散射對(duì)接收信號(hào)的影響，傳輸從中心局10發(fā)出的下行信號(hào)光和返回中心局10的上行信號(hào)光的光纖可以采用不同的單模光纖。在此，雖然以多模干涉儀33和復(fù)用/解復(fù)用器38 (例如陣列波導(dǎo)光柵)為例說(shuō)明了光網(wǎng)絡(luò)單元中對(duì)下行信號(hào)光進(jìn)行分離作業(yè)的光分離單元，也可以使用公知的其他光分離
直ο參照?qǐng)D3和圖4說(shuō)明本發(fā)明涉及的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用的MEMS 可調(diào)激光器的具體結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在MEMS可調(diào)激光器中，半導(dǎo)體激光器芯片302作為增益介質(zhì)，該半導(dǎo)體激光器芯片302的左側(cè)端面為光出射面，發(fā)射出的激光與單模光纖301 耦合而輸出。半導(dǎo)體激光器芯片302為基于InP或者GaAs基的法布里-泊羅激光器，其有源區(qū)為InGaAsP或hGaAlAs體材料，也可為InP/InGaAlAs、InP/InGaAsP多量子阱結(jié)構(gòu)，或者InAs/GaAs量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，發(fā)光中心波長(zhǎng)為1550nm或者1310nm。而且，在半導(dǎo)體激光器芯片302的激射區(qū)發(fā)射的光經(jīng)過(guò)外腔的平面鏡303反射，重新注入半導(dǎo)體激光器芯片302而形成反饋。外腔的平面鏡303和半導(dǎo)體激光器芯片302形成了一個(gè)外腔濾波器，利用MEMS 驅(qū)動(dòng)器控制反射鏡303的鏡面移動(dòng)，改變外腔腔長(zhǎng)，使濾波器中心波長(zhǎng)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)激光器波長(zhǎng)調(diào)諧，具有分立波長(zhǎng)調(diào)諧的特性。為了增強(qiáng)反饋光的強(qiáng)度，半導(dǎo)體激光器芯片 302右端面可鍍減反射膜，反射鏡303的鏡面可采用弧形結(jié)構(gòu)。反射鏡面303的MEMS驅(qū)動(dòng)器，是基于SOI (絕緣體上的硅)的靜電驅(qū)動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以為常見(jiàn)的梳狀驅(qū)動(dòng)器(comb drive microactuator)，驅(qū)動(dòng)器上加載電壓所產(chǎn)生的法向靜電力使得鏡面法向移動(dòng)。隨著驅(qū)動(dòng)器上加載電壓的增加，反射鏡面能夠近似線性的移動(dòng)數(shù)微米，從而外腔腔長(zhǎng)也線性增加數(shù)微米。MEMS可調(diào)諧激光器的分立調(diào)諧波長(zhǎng)間隔和調(diào)諧范圍，由半導(dǎo)體激光器芯片長(zhǎng)度和外腔腔長(zhǎng)共同決定。一個(gè)典型的取值為激光器芯片長(zhǎng)度為405至415微米，外腔腔長(zhǎng)為 30至；34微米。參照?qǐng)D4可知，改進(jìn)型的MEMS可調(diào)諧激光器是在半導(dǎo)體激光器芯片403的耦合輸出端設(shè)置取樣光柵光纖404來(lái)增加半導(dǎo)體激光器的邊模抑制比，此外，還圖示了對(duì)反射鏡402進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的MEMS驅(qū)動(dòng)器401。由于MEMS半導(dǎo)體激光器內(nèi)部諧振縱模和取樣光纖光柵的反射譜都是梳狀譜型，這兩組相鄰間距不等的梳狀譜就如同游標(biāo)卡尺的兩組刻度線，波長(zhǎng)調(diào)諧范圍的擴(kuò)展可借助于游標(biāo)卡尺(vernier)效應(yīng)。某一刻度的移動(dòng)可對(duì)應(yīng)于某一梳狀反射峰的移動(dòng)，刻度重合的位置對(duì)應(yīng)于某一對(duì)反射峰重合的位置，該位置對(duì)應(yīng)的刻度值即為激光器的激射波長(zhǎng)。相比于圖3結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能增加可調(diào)諧激光器的調(diào)諧范圍和增強(qiáng)邊模抑制比，從而能夠減小注入鎖定光的功率，減小光鏈路功率預(yù)算。
最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限定本發(fā)明，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括中心局、多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元和位于所述中心局與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元之間的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述中心局具備多個(gè)光源，用于發(fā)射多種波長(zhǎng)的下行信號(hào)光；多個(gè)接收機(jī)，分別接收從所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出且經(jīng)由所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)傳輸來(lái)的多種波長(zhǎng)的上行信號(hào)光；以及多個(gè)復(fù)用/解復(fù)用器，對(duì)所述下行信號(hào)光和所述上行信號(hào)光進(jìn)行復(fù)用及解復(fù)用；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)用于對(duì)來(lái)自所述中心局的所述下行信號(hào)光進(jìn)行復(fù)用，并且對(duì)來(lái)自所述光網(wǎng)絡(luò)單元的所述上行信號(hào)光進(jìn)行解復(fù)用；所述光網(wǎng)絡(luò)單元分別具備內(nèi)部環(huán)形耦合器；將所述下行信號(hào)光分離為信號(hào)光和注入光的光分離單元；接收分離后的所述信號(hào)光的下行數(shù)據(jù)接收機(jī)；以及接收所述注入光且產(chǎn)生所述上行信號(hào)光的MEMS可調(diào)諧激光器。
2.如權(quán)利要求1所述的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，所述光分離單元是多模干涉儀或復(fù)用/解復(fù)用器。
3.如權(quán)利要求1所述的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，MEMS可調(diào)諧激光器是注入鎖定式的MEMS可調(diào)諧激光器。
4.如權(quán)利要求1所述的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，還具備寬譜光源，用于產(chǎn)生寬譜種子光；以及耦合器，對(duì)所述下行信號(hào)光和所述寬譜種子光進(jìn)行混合。
5.如權(quán)利要求2所述的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，所述復(fù)用/解復(fù)用器是陣列波導(dǎo)光柵。
6.如權(quán)利要求1所述的波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，在所述中心局與所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)之間分別傳輸上行信號(hào)光和下行信號(hào)光的傳輸光纖是不同種類的單模光纖。
全文摘要
提供一種波分時(shí)分混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括中心局、多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元和位于中心局與多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元之間的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，中心局具備多個(gè)光源，用于發(fā)射多種波長(zhǎng)的下行信號(hào)光；多個(gè)接收機(jī)，分別接收從所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出且經(jīng)由遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)傳輸來(lái)的上行信號(hào)光；以及多個(gè)復(fù)用/解復(fù)用器，對(duì)下行信號(hào)光和所述上行信號(hào)光進(jìn)行復(fù)用及解復(fù)用；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)用于對(duì)來(lái)自中心局的所述下行信號(hào)光進(jìn)行復(fù)用，并且對(duì)來(lái)自所述光網(wǎng)絡(luò)單元的上行信號(hào)光進(jìn)行解復(fù)用；所述光網(wǎng)絡(luò)單元分別具備內(nèi)部環(huán)形耦合器；將下行信號(hào)光分離為信號(hào)光和注入光的光分離單元；接收分離后的信號(hào)光的下行數(shù)據(jù)接收機(jī)；以及接收注入光且產(chǎn)生上行信號(hào)光的MEMS可調(diào)諧激光器。
文檔編號(hào)H04B10/155GK102412905SQ20111035586
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者伍劍, 林金桐, 程遠(yuǎn)兵 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)