[发明专利]光发射机

说明书

技术领域

本发明涉及光接入网络，尤其涉及光接入网络领域中的光发射机。

背景技术

在目前的TDM-PON系统中，FP-LD(Fibry-Perot Laser Diode，法布里-珀罗激光二极管，也称为法布里-珀罗半导体激光器)因为成本低、易操作和制造工艺简单而广泛地用作光网络单元(ONU)的发射机，如图1所示。图1中示出了光线路终端11(Optical Line Terminal，OLT，其是局端设备)、远程节点12(Remote Node，RN)和光网络单元13(Optical Network Unit，其是终端设备)。其中，光线路终端11包括发下行发射机111、上行接收机113、阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)112。远程节点包括分光器121。光网络单元33包括阵列波导光栅131、下行接收机132，以及上行发射机133。

然而，FP-LD的多模特性限制了它的应用。一般而言，FP-LD的调制率≤2.5Gb/s，并且传输距离≤10km。因此，对于10G TDM-PON系统，或者传输距离大于10km时，FP-LD不适用。因此，需要高性能和高成本的DFB-LD(distributed feedback laser diode，分布反馈半导体激光器)激光器，用于在OLT和ONU端直接调制下行或上行数据。为了降低TDM-PON系统的成本，希望采用低成本的FP-LD实现类似于DFB-LD激光器的高调制速率和更长的传输距离。

外部光注入是提高FP-LD传输特性的一个有效的方法，例如，可以提高调制带宽，降低非线性失真，降低模式分裂噪声，降低啁啾，并且输出具有高的边模抑制比的稳定功率的单模光波。

图2示出了FP-LD 21的外部注入锁定模式。注入的激光迫使多模的FP-LD 21以准单模方式运行，并且抑制了模式分裂噪声。以这种方式，外部光信号作为种子光23(seed light)通过环形器21在FP腔中振荡，因此，与注入信号的峰值波长最接近的模式被锁定至注入光，并且其他模式被抑制。最后，FP-LD21能够产生具有稳定功率的单纵模(SLM，Single Longitudinal Mode)输出，其具有与DFB-LD几乎相同的传输性能。

然而，该方式具有以下缺点：

1.如果该方式应用于ONU端，则在每个ONU处，外部注入锁定模式都需要额外的光源，从而增加系统成本；

2.在现有系统中，外部注入光源被视为独立的设备，因此，该设备不容易被集成到ONU模块单元中；

3.外部种子光源是有源器件，需要控制其开/关状态。

因此，采用外部注入锁定模式以改进FP-LD特性以在实际实现的TDM-PON系统中获得更高的传输特性的方式并不可行。

此外，随着大量新型高级多媒体应用的出现，例如3D电视、远程医疗服务、在线游戏、互动视频电子学习等业务的部署，对承载这些应用的网络带宽的需求有了很大的增长。下一代无源光网络(NG-PON2，Next Generation Passive Optical Network)，成为了ITU-T(Telecommunication Standardization Sector of the International Telecommunications Union，国际电信联盟电信标准化部分)和FSAN(Full Service Access Network，全业务接入网络)的一个热点议题。大多数运营商期待NG-PON2提供更大的带宽，更高的分光比，更远的传输距离和更大的接入能力。目前，FSAN和ITU-T都确定了NG-PON2的需求，以将可用带宽增加到高达40Gb/s的速率。

在最近的FSAN会议里，在所有候选的技术方案中，TWDM-PON(Time Wavelength Division Multiplexing，时分波分复用无源光网络)被业界考虑为用于NG-PON2的主要方案，其中4XG-PON(也即40GPON)堆叠4个10G GPON，典型的分光比1∶64，从而实现下行40Gbps和上行10Gbps的汇聚速率。对单个波长中，TWDM-PON重用了XG-PON(也即10GPON)的下行复用和上行接入技术，时隙颗粒度，多播能力和带宽分配机制。

在TWDM-PON接入中，ONU发射机必须有能力调节四个上行波长中的任何一个。因此，为了降低40G TWDM-PON的成本，需要设计低成本的、波长可调的ONU发射机。