[发明专利]一种基于RSOA的偏振复用相干检测无源光网络

说明书

技术领域

本发明涉及一种波分复用(WDM)的无源光网络，尤其涉及一种基于RSOA的偏振复用相干检测无源光网络，属于光纤接入领域。

背景技术

光纤通信技术是现代通信技术的重要支柱之一，其发展方向主要呈两个大方向：(1)主干层面向高速率、大容量、智能化的光网络方向发展，最终实现全光网络；(2)接入层面向低成本、综合接入、宽带化、光纤化的接入网发展，最终实现光纤到家的梦想。骨干网层面的容量达到Gb/s,甚至Tb/s量级，下一代网络的逐步引入使得网络的利用率进一步提高，已能基本上满足新兴业务的需求；而接入网层面始终是整个网络的瓶颈。人们迫切需要一种经济、简单、易升级、能够综合传输语音、数字和视频业务的新的接入网络技术。在各种技术中，无源光网络(PON)技术因其设备简单、组网灵活、设备安装方便、无电磁干扰和扩容简单等优点，引起了人们的广泛关注。

无源光网络(PON)是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的ODN(光分配网络)没有任何有源电子设备的光接入网，如图1所示。OLT放在中心机房，ONU为用户端设备。ODN主要由一个或数个分光器来连接OLT和ONU，负责分发下行数据并集中上行数据，完成光信号功率分配和波长复用等功能。OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向PON的光纤接口。分光器是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中。一般而言，一个分光器的分路比为2，4或8，并且可以多级连接。ONU为网络提供用户侧的接口，完成下行光到电、上行电到光的转换，实现各类业务的接入。

WDM-PON是基于波分复用技术的，在同一根光纤上传输用多个波长分别调制的光信号，不同波长的光分配给不同的业务或终端。一个典型的WDM-PON系统结构包括光线路终端(OLT，Optical line termination)、传输光纤、光分配网络(ODN，Optical distribution network)和光网络终端(ONUs，Optical network units)四个部分，如图2所示。上下行业务在不同波长窗口传输。一般采用阵列波导光栅(AWG Arrayed waveguide grating)实现复用/解复用功能。每个ONU只能接收到一个波长通道的信号。下行数据时，OLT中的多波长信号经过传输光纤，通过复用解复用器，最终各个波长信号达到相应的ONU接收端被接收。上行数据时，不同ONU的信号经复用/解复用器耦合到一个光纤，传送到接收端，经OLT中的解复用器分路后，由接收机阵列完成接收。从技术原理上来说，EPON和GPON都是功率分割型的，而WDM-PON则属于波分复用，使用光分路器识别局端(OLT)发出的各种波长，将信号分配给各路光节点(ONU)。WDM-PON优点在于可以实现较高的工作带宽，在网络管理和系统升级方面具有一定的优势，但其缺点是成本很高，距离产业化和大规模应用还有很长的一段距离。

相干接收技术指的是在接收机中利用本地载波和接收到的信号做相关运算，用来做下变频恢复电信号的技术。这种技术运用了信号的幅度和相位信息，可以分别得到接收信号的两个偏振的同相和正交分量，如图3所示。

相干检测器由混频器、四个平衡检测器及对应ADC和数字信号处理模块组成。

相干接收对接收机灵敏度有显著的提升。如果在接收端用了光放大器，提升效果更加明显。而接收机灵敏度决定了功率预算，在这种光回返的系统中，这显得尤为重要；相干检测技术可以接收到两个偏振方向的相位和幅度信息，这给以后的对于偏振复用以及各种调制方式的应用提供了可能(相位调制、幅度调制以及相位幅度混合调制如QPSK)，同时由于一般相干检测后是数字信号处理模块，这样可以采用一些均衡补偿技术来处理色散、相位噪声等传输损伤。

WDM-PON系统中很关键的一个问题是无色性问题。无色性问题指的是如果在ODN采用分配波长的方式，那么需要为每一个ODN配备不同的波长的光源。同时，需要对不同波长对应的ONU的分配问题进行统一管理。WDM-PON的无色性问题的解决方式主要有(1)可调激光器产生不同波长的光作为上行的光源，这种方式对激光器的成本和波长对准提出了较高的要求，(2)上行采用下行发送过来的光，但上下行采用不用的调制方式，如下行用相位调制，上行采用强度调制的方法等。(3)采用RSOA。RSOA的基本作用是可以擦除下行光的信息，同时调制信号，再放大反射到OLT端。

近年来，将RSOA用于WDM-PON的上行方案得到业内认可。采用RSOA可以解决无色性问题。RSOA同时具有放大、调制、反射的功能。采用RSOA主要的好处有：