[发明专利]用于无色超宽带PON的非冷却自调谐腔的偏振稳定方案

说明书

技术领域

本发明涉及光接入网络的领域。具体地，本文档涉及特别（但是不排他地）用于WDM（波分复用）无源光网络的光发射器，并且涉及包括这样的光发射器的WDM PON。

背景技术

无源光网络（简称为PON）是一种接入网络，即允许多个用户连接到核心网络的节点（例如，城域网）的网络。PON通常包括光线路终端（OLT）和光分配网络（ODN）。ODN进而包括布置为形成点-多点结构的多个光链路（通常包括二氧化硅基单模光纤）以及另一无源光组件，该点-多点结构的根连接到OLT。OLT通常位于服务提供商的中心局（CO）。OLT的每个光链路可以通过相应的光网络单元（ONU）来在其远端终止。根据不同的应用，ONU可以位于用户的家庭内（FTTH-光纤到户）、建筑物的地下室处（FTTB-光纤到楼）或一个或多个建筑物附近路边（FTTC-光纤到路边）。

在WDM PON中，每个ONU通过使用各波长对来与OLT进行通信，该各波长对包括上行波长（ONU使用其以用于向OLT进行传输）和下行波长（OLT使用其以用于向ONU进行传输）。上行波长可以用于位于所谓的C带（1530纳米-1565纳米）中的实例，而下行波长可以用于例如位于所谓的L带（>1565纳米）中的实例。

在WDM PON中，ODN通常包括所谓的“远程节点”、将远程节点连接到OLT的馈送光纤（馈送光纤）以及从远程节点辐射的多个分布光纤（分布光纤）。每个分布光纤可以在其远端由ONU或经由多个引入光纤（引入光纤）将分布光纤与多个ONU连接的功率分配器来终止。馈送光纤具有通常范围从约5千米到约40千米的长度。根据环境（都市或乡村）和应用（FTTH、FTTB或FTTC），分布光纤通常具有范围从几十米到几千米的长度。远程节点通常是无源节点，即其仅包括不需要电源的无源组件（通常是排列的波导光栅、耦合器等）。

在下行方向上，OLT生成与ONU相关联的下行波长的下行光信号（下行信号），根据已知的WDM技术来对其进行复用，并且沿着馈送光纤将其传送到远程节点。在远程节点处，下行信号被解复用，并且沿着相应的分布光纤将其中的每一个转发到相应的ONU。

在上行方向上，每个ONU生成与其相关联的上行波长的相应的上行信号，并且沿着相应的光纤将其传送到远程节点。远程节点根据已知的WDM技术来复用从各种ONU接收到的所有上行信号，并且通过馈送光纤将其转发到OLT。在OLT处，上行信号被解复用，并且进行后续处理。因此，每个ONU应当包括能够以向其指派的上行波长来进行传送的发射器。为了最小化ONU的制造和库存成本，希望对所有的ONU提供“无色”的相同类型的发射器，即理论上可以在大范围的波长上传送光信号，并且当ONU连接到分布光纤的远端时，可以在指派给ONU的适当上行波长上通过WDM PON来进行光调谐。

在本文档中，提出了通过使用自调谐的直接调制激光器（STML）来实现无色ONU，其中自调谐指示激光器被配置成对取决于远程节点内的例如阵列波导光栅（AWG）的波长选择装置的波长集合进行调谐。此外，STML托管增益和调制单元（GMU）以支持产生激光和数据调制。在这样的STML中，激光腔通过两个反射装置（例如两个反射镜）来限定；可以位于增益介质（在ONU处）附近的后部反射镜和可以位于波长选择装置（在远程节点处）附近的远端反射镜。如上所述，ONU和远程节点的链接通过分布光纤来链接。这样，远端反射镜可以通过具有高达若干千米的长度的分布光纤来链接到GMU。

激光腔可以包括诸如GMU的有源组件以及诸如AWG的无源组件、分布光纤、用于信号挖掘和功率监视、拼合和光纤抽头的光耦合器。在激光腔中的所有无源组件的组可以被称为实现器件（ED）。

为了实现允许集成在如XFP（10G小型可插拔的）或SFP（小型可插拔）的小型单元中的具有成本竞争力的ONU解决方案、而同时提供长距离且高频率的操作，期望最大化GMU的增益、输出功率和/或调制带宽，而最小化线性调频因子并且以冷却模式进行操作。例如，在基于半导体的GMU的情况下，上述目标参数通常是折衷地耦合，这可以通过设计GMU的物理结构来控制。关于上述目标参数的GMU的设计通常可以在允许GMU的偏振灵敏操作时受益。示例是基于多量子阱（MQW）结构的半导体器件，其在非冷却的操作下表现出高输出功率、增益和调制带宽，然而代价是相对高的偏振相关增益（PDG）。