專利名稱：一種混合復用無源光通信方法及其網絡的制作方法
技術領域：
本發明涉及混合復用無源光網絡技術領域。
背景技術：
混合復用無源光網絡(HP0N)兼具功率分割型無源光網絡(又稱為時分復用無源光網絡 ，即TDM-P0N)和波分復用型無源光網絡(WDM-P0N)的優點，具有單纖接入容量大、網絡建 設成本低、易于運營維護和升級等一系列優點。HPON中采用了WDM技術以支持單根光纖多個 TDM-PON的運行。由于每個TDM-PON需要均分配一個上下行波長，因此HPON技術的關鍵是避免 在每個TDM-PON光網絡的用戶終端(0NU)中使用昂貴的波長選擇光學器件。如果0NU中使用 密集波分復用(DWDM)傳輸使用的固定類型激光器，成本會十分昂貴。此外，在每個用戶終 端設置一個固定的單一波長激光器是不切實際的，因為對網絡運營商來說激光器清單的管理 和維護相當復雜，從而增加了成本。
為了實現0NU的"無色"化，用戶端可以使用可調諧激光器。從長遠來看，可調諧激光 器方案可能為波分復用無源光網絡提供最高性能，因為它可能提供最大數目波長信道，但是 目前可調諧激光器成本仍然太高。目前提出的較為可行的方案有頻譜分割法和光環回技術兩 種。頻譜分割法中ONU采用的是低成本的寬帶光源，如發光二極管(LED)，通過波分復用器 后產生固定波長的上行光信號，其波長取決于與ONU相連的波分復用器的端口。但是LED的入 纖功率一般只有-10dBm，頻譜分割會導致的較大的損耗，從造成了信號傳輸距離受限。此外 頻譜分割還會產生信道間的串擾，限制了系統的動態范圍。光環回技術中光線路終端(0LT )以集中的方式向ONU提供直流(未調制的)種子光，ONU只需要一個反射式光調制器，加載 信號調制種子光并上行發射至OLT完成上行通信。反射式ONU結構要求OLT種子光源的光功率 需要足夠大，以補償上、下行的雙向線路損耗。常規的解決方案主要分為兩類1) 0NU采用 高增益的反射式半導體光放大器(RS0A)作為調制器件，其主要弊端在于高增益RSOA的成本 過高，難以滿足實際應用的要求；或者采用注入鎖定的法布里一珀羅(FP)激光器作為調制器 件，其主要弊端對注入種子光功率范圍要求苛刻，并且傳輸距離和速率嚴重受限于模式波動 引起的強度噪聲。2) OLT直接采用高功率密度的分布反饋(DFB)半導體激光器為種子光源。這種方案有利于改善系統的功率預算，但是要求ONU端的光調制器件須偏振無關，這會帶來成本的增加。另外一個關鍵的問題是常規PON網絡的單纖饋纖的0DN拓撲形式，0LT接收端會因為種子光的相干后向瑞利散射嚴重劣化信噪比，解決的方法是采用雙纖結構，將下行種子光和上行調制光分纖傳輸，這將帶來光纖資源的浪費以及維護成本的上升，也非常不利于系統向下一代長距離接入網絡的演進。
以上方案的另外一個缺點是與已有的ONU設備無法兼容，這樣的ONU多采用無制冷FP-LD光源，因此會造成前期設備投資的浪費。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提出一種混合復用無源光通信方法及其網絡，它無需0LT提供下行種子光，具有與現有ONU設備良好的兼容性、低廉性，實現現有混合復用無源光通信中0NU的"無色"化，保持現有混合復用無源光通信中ODN的無源特性。
為解決上述技術問題，本發明提出一種混合復用無源光通信方法，其特征在于，在光通信線路中注入可用于四波混頻的泵浦波，該泵浦波與用戶終端(0NU)上行光信號經過波分復用后注入高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖，由高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖實現泵浦波和ONU上行信號光間的四波混頻產生波長轉換光信號，該波長轉換光信號經上下行信號波分復用器傳輸到光線路終端(0LT)，從而實現光信號上行通信。
本發明還提出了一種實現上述混合復用無源光通信方法的混合復用無源光通信網絡，包括光線路終端(0LT) 、 OLT端上下行信號波分復用器、饋纖、用戶端上下行信號波分復用器、光分支器、用戶終端(0NU)依次連接；其特征在于，它還包括泵浦光源發生器，光纖激光器，四波混頻泵浦波和信號波分復用器，高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖，所述泵浦光源發生器可用為光纖激光器提供能量，所述光纖激光器用于產生可進行波長選擇的泵浦波，所述四波混頻泵浦波和信號波分復用器用于調制所輸入的泵浦波與用戶終端(0NU)上行信號光，其輸出端信號注入高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖，所述高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖用于實現泵浦光和ONU上行信號光間的四波混頻，并產生波長轉換光信號，該波長轉換光信號輸入用戶端上下行信號波分復用器的輸入端，后傳輸到光線路終端(0LT)。
所述光纖激光器包括摻雜特種光纖、波長選擇元件。
作為一種選擇方案，所述泵浦光源發生器通過光纖直接連接所述光纖激光器。作為一種優選方案，還包括第一波分復用器、第二波分復用器，第一波分復用器的輸入端連接在OLT端上下行信號波分復用器輸出端、輸出端連接饋纖，所述泵浦光源發生器連接在所述第一波分復用器的輸入端；第二波分復用器的輸入端連接饋纖、輸出端分別連接用戶端上下行信號波分復用器、光纖激光器。
還包括光分支器，所述光分支器連接在所述四波混頻泵浦波和信號波分復用器和用戶終端(0NU)之間。
本發明提出的混合復用無源光通信方法，利用高非線性光纖、高非線性光子晶體光纖中的四波混頻(FWM)效應，對ONU上行光信號進行全光波長轉換，為不同的TDM-PON分配相應的轉換波長。這樣ONU設備無需改變即可實現網絡的升級，大幅降低了網絡改造及用戶使用成本。本發明提出的混合復用無源光通信網絡，基于遠程泵浦四波混頻全光波長轉換技術，可以保證0NU的"無色"化，并能與原有ONU設備兼容，同時保證了整個ODN的無源特性。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步具體說明。
圖l為本發明具體實施例l的混合復用無源光通信網絡結構示意圖。
圖2為本發明具體實施例2的混合復用無源光通信網絡結構示意圖。
具體實施方式
實施例l
如圖1所示，在0LT端包括0LT光接收機1、 0LT端上下行信號光波分復用器2、泵浦激光器模塊3、泵浦光和上下行信號光波分復用器4，泵浦激光器模塊3作為泵浦源，該泵浦源的波長與摻雜特種光纖7能夠產生自發輻射光所需的泵浦激光波長保持一致。同時，該波長也適合于在饋纖5中以低損耗特性進行傳輸。第一波分復用器4是一個三端口的無源器件，其通帶光譜和反射帶光譜分布覆蓋了泵浦激光器模塊3的波長和所有0NU所需的上下行光波長，它將饋纖5上傳的上行信號光通過其反射端口輸出，同時將泵浦激光器模塊3輸出的泵浦光從其透射端口輸入，再注入5傳輸。泵浦光經5傳輸后進入第二波分復用器14，最后注入到光纖激光器6。光纖激光器6采用遙泵方式工作，在泵浦光驅動下發生激射。通過配置泵浦激光器模塊3的波長和光功率以及光纖激光器6中的波長選擇元件、摻雜特種光纖7的光纖類型和長度，光纖激光器6可以提供所需的四波混頻FWM泵浦光。泵浦波經解復用器8進入四波混頻泵浦波和信號波分復用器IO。四波混頻泵浦波和信號波分復用器10是一個三端口的無源器件，其通帶光譜和反射帶光譜分布覆蓋了FWM泵浦波長和上下行信號光波長。FWM泵浦光和上行信號光經四波混頻泵浦波和信號波分復用器10注入高非線性光纖9，通過高非線性光纖9的可以實現泵浦光和ONU上行信號光間的FWM，產生波長轉換光信號。FWM泵浦光的傳輸方向是從FWM泵浦光和上行信號光經四波混頻泵浦波和信號波分復用器10向高非線性光纖9傳輸，與下行光信號相反，因此不會與下行光信號發生FWM，亦不會影響0UN12對下行光信號的接收。通過配置光纖激光器6中的波長選擇元件和解復用器8可以為不同的TDM-PON配置不同的FWM泵浦波長，產生不同的波長的上行轉換光信號。設FWM泵浦波的波長數量為M個，M最多等于OLT端上下行信號光波分復用器2、用戶端上下行信號光波分復用器13的通道數量。轉換光信號經用戶端上下行信號光波分復用器13、第二波分復用器14注入到饋纖5，最后經OLT端上下行信號光波分復用器2進入對應的0LT，從而實現單根饋送光纖5中M個TDM-P0N的運行。由于高非線性光纖9注入用戶端上下行信號光波分復用器13的FWM泵浦光波長落在用戶端上下行信號波分復用器13和0LT端上下行信號光波分復用器2的通帶范圍之外，因此會被損耗而不會影響OLT端上行信號的接收。
本具體實施例可以接入MXN個ONU，其中M為0LT端上下行信號光波分復用器2、用戶端上下行信號波分復用器13的通道數量，N為光分支器ll的分支數量。下行信號光經ll注入各個ONU，而ONU上行信號光亦經過ll注入高非線性光纖9。 12為采用TDM方式共享光纖信道的ONU，其數量等于11的分支數N。
下面進一步描述本具體實施例的光通信流程
外部控制系統開啟泵浦激光模塊3， ONU也啟動并處于工作狀態；
足夠光功率的泵浦光經第一波分復用器4注入饋纖5，再經過第二波分復用器14注入摻雜特種光纖7;
在光纖激光器6內波長選擇元件的作用下摻雜特種光纖7內產生多波長激射，輸出與所需的FWM泵浦光，泵浦光波長數量最大等于OLT端上下行信號光波分復用器2及用戶端上下行信號光波分復用器13的通道數量，FWM泵浦光經解復用器8后注入四波混頻泵浦波和信號波分復用器10;
在高非線性光纖9中由四波混頻泵浦波和信號波分復用器10注入的FWM泵浦光與ONU的上行信號光間發生FWM，產生全光波長轉換，轉換光中心波長對應于用戶端上下行信號波分復用器13的通帶中心波長。
其它與用戶端上下行信號波分復用器13連接的ONU的上行光信號同樣經波長轉換后經13注入到饋送光纖5，最后經OLT端上下行信號波分復用器2解復用后由OLT光接收機l接收，經光電轉換獲得上行信號數據。實施例2
如圖2所示，相對具體實施例l的方式，本具體實施例2的區別之處在于，泵浦激光模塊3的位置不在0LT端，因此，無需經過圖1中的第一波分復用器4注入饋纖5，而是直接通過另外的光纖連接光纖激光器6，激發光纖激光器6產生泵浦光，因此，實施例2比實施例1要省掉第一波分復用器4，增加一條泵浦激光模塊到激發光纖激光器光纖。另外相應的，實施例l中的第二波分復用器14在實施例2無需用到，因此被省掉。其他的結構相同，且實施例l、實施例2的工作原理與工作方式相同，為本領域技術人員可以理解，故不再贅述。
最后所應說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種混合復用無源光網絡通信方法，其特征在于，在光通信線路中注入可用于四波混頻的泵浦波，該泵浦波與用戶終端(ONU)上行光信號經過波分復用后注入高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖，由高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖實現泵浦波和ONU上行信號光間的四波混頻產生波長轉換光信號，該波長轉換光信號經上下行信號波分復用器傳輸到光線路終端(OLT)，從而實現光信號上行通信。
2.一種利用權利要求l所述混合復用無源光通信方法的混合復用無源 光通信網絡，包括光線路終端(0LT) 、 OLT端上下行信號波分復用器、饋纖、用戶端上下行 信號波分復用器、光分支器、用戶終端(0NU)依次連接；其特征在于，它還包括泵浦光源 發生器，光纖激光器，四波混頻泵浦波和信號波分復用器，高非線性光纖或高非線性光子晶 體光纖，所述泵浦光源發生器可用為光纖激光器提供能量，所述光纖激光器用于產生可進行 波長選擇的四波混頻泵浦波，所述四波混頻泵浦波和信號波分復用器用于所產生的四波混頻 泵浦波與用戶終端(0NU)上行信號光的合波，其輸出端信號注入高非線性光纖或高非線性 光子晶體光纖，所述高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖放置在光分支器靠近OLT—側， 用于實現四波混頻泵浦光和ONU上行信號光間的四波混頻，并產生波長轉換光信號，該波長 轉換光信號輸入用戶端上下行信號波分復用器的輸入端，后傳輸到光線路終端(0LT)。
3.一種根據權利要求2所述的混合復用無源光通信網絡，其特征在于 ，所述光纖激光器包括摻雜特種光纖、波長選擇元件。
4. 一種根據權利要求2所述的混合復用無源光通信網絡，其特征在于 ，所述泵浦光源發生器通過光纖直接連接所述光纖激光器。
5. 一種根據權利要求2所述的混合復用無源光通信網絡，其特征在于，還包括第一波分復用器、第二波分復用器，第一波分復用器的輸入端連接在OLT端上下行 信號波分復用器輸出端、輸出端連接饋纖，所述泵浦光源發生器連接在所述第一波分復用器 的輸入端；第二波分復用器的輸入端連接饋纖、輸出端分別連接用戶端上下行信號波分復用 器、光纖激光器。
6 一種根據權利要求2至5之一所述的混合復用無源光通信網絡，其特 征在于，還包括光分支器，所述光分支器連接在所述四波混頻泵浦波和信號波分復用器和用 戶終端(0NU)之間。
全文摘要
本發明涉及一種混合復用無源光網絡及其通信方法，其特征在于，在光通信線路中注入可用于四波混頻的泵浦波，該泵浦波與用戶終端上行光信號經過波分復用后注入高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖，由高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖實現泵浦波和用戶終端上行信號光間的四波混頻，產生波長轉換光信號，該波長轉換光信號經波分復用器后傳輸到光線路終端，從而實現光信號上行通信，支持單根光纖中多個時分復用光網絡的傳輸。本發明提出的混合復用無源光通信網絡，利用高非線性光纖、高非線性光子晶體光纖中的四波混頻(FWM)效應，具有與原有ONU設備良好的兼容性和ODN的無源特性，ONU設備無需改變即可實現網絡的升級，大幅降低了網絡改造成本。
文檔編號H04Q11/00GK101635869SQ20091030597
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者劉德明, 晟 崔, 張敏明 申請人:華中科技大學