CN105580222A

CN105580222A - 光发射***

Info

Publication number: CN105580222A
Application number: CN201380079614.7A
Authority: CN
Inventors: 周敏; 林华枫; 周雷; 廖振兴
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2016-05-11
Also published as: WO2015042842A1; US20160241342A1; US9793998B2; EP3043430A4; EP3043430A1

Abstract

本发明实施例提供了一种光发射***，包括：直接调制器，用于产生光信号；耦合到直接调制器的光放大器，用于放大所述直接调制器输出的光信号；以及耦合到所述光放大器的受激布里渊散射器件，用于限制所述光放大器输出的光信号的光功率，其中，所述受激布里渊散射器件的受激布里渊散射阈值等于所述光放大器输出的光信号中需要限制的部分的最小光功率，所述受激布里渊散射器件将所述光放大器输出的光信号中光功率高于最小光功率的部分以受激布里渊散射频差反射，从而限制该部分的光信号输出。

Description

光发射***

技术领域本发明涉及通信技术，具体涉及一种光发射***。背景技术

随着 "光进铜退"逐渐成为网络技术的主流接入方式，光接入技术的应用得到蓬勃发展。无源光网络 ( Passive Optical Network, PON )技术是一种基于点到多点（ Point to Multi Point, P2MP ) 的光接入技术。无源光网络***主要包括位于中心局的光线路终端（ Optical Line Terminal, OLT )、多个位于用户侧的光网络单元（ Optical Network Units, ONUs ), 其中，光线路终端和多个光网络单元通过光分配网络连接。其中，从光线路终端到光网络单元的方向定义为下行方向，而从光网络单元到光线路终端的方向为上行方向。光线路终端通过光分配网络向多个光网络单元发送下行光信号，并接收来自所述光网络单元的上行光信号。相应地，每一个光网络单元接收来自光线路终端的下行光信号，并向光线路终端发送上行光信号。在上行基于时分多址接入方式的 P0N 中，多个光网络单元以突发方式发送上行光信号（即发送上行突发光信号），以减少多个光网络单元之间的冲突。

P0N***的光发射机主要釆取的调制方式有两种：外调制和直接调制。

在外调制的光发射***中，激光器和调制器分离，激光器的输出光注入调制器中，比特流（或电驱动信号）作为调制信号控制调制器使其输出光的参数随调制信号变化。例如，调制信号可以控制调制器，使其输出光的强度或相位随调制信号变化，具体可以利用调制器的声光或电光效应控制光的参数。在外调制的方案中，由于激光器工作在静态直流状态下，因此，输出光信号的频率啁啾小，传输性能高。图 1 ( A )为一个典型的外调制的光发射***，连续波分布反馈 ( Continuous wave distributed feed back, CW DFB )激光器和电吸收调制器（Electro-absorption Modulator )形成电吸收调制激光器（ Electro-absorption Modulated Laser, EML )。 EML输出的光信号频率啁嗽小，能很好的解决色散引起的信号崎变问题，但是 EML成本高昂，且引入了较大的***损耗（6 ~ 8dB ) ,同时也导致功耗居高不下。

在直接调制的光发射***中，通过控制直接调制激光器（ Direct Modulated Laser, DML ) 的调制电流（即注入电流）来改变 DML的输出光信号。图 1 ( B ) 为典型的直接调制的光发射***，直接调制分布反馈（ Direct Modulated Distributed Feedback, DM DFB )激光器是 DML的一种，其通常为半导体激光器，结构筒单、易于实现且成本低廉。

发明内容本发明实施例提供了一种光发射***，用以提供足够的功率预算以及波形特性良好的光发送信号。

根据本发明一方面，一种光发射***，包括：直接调制器，用于产生光信号；耦合到直接调制器的光放大器，用于放大所述直接调制器输出的光信号；以及耦合到所述光放大器的受激布里渊散射器件，用于限制所述光放大器输出的光信号的光功率，其中，所述受激布里渊散射器件的受激布里渊散射阈值等于所述光放大器输出的光信号中需要限制的部分的最小光功率，所述受激布里渊散射器件将所述光放大器输出的光信号中光功率高于最小光功率的部分以受激布里渊散射频差反射 ,从而限制该部分的光信号输出。

根据本发明另一方面，一种光发射***，包括：直接调制器，用于产生光信号；耦合到直接调制器的半导体光放大器，用于放大所述直接调制器输出的光信号；以及耦合到所述半导体光放大器的受激布里渊散射器件，用于限制所述半导体光放大器输出的光信号的光功率，其中，所述受激布里渊散射器件的受激布里渊散射阈值与所述光半导体放大器工作于饱和区时的脉冲峰基线值的比大于或等于 1 且小于或等于 115%；其中，所述受激布里渊散射器件将所述光放大器输出的光信号中光功率高于受激布里渊散射阈值的部分以受激布里渊散射频差反射 ,从而限制该部分的光信号输出。

根据本发明另一方面，半导体光放大器的工作点设置于饱和区或接近饱和区。釆用本发明的方案，可以提供足够的功率预算，并抑制幅度过高的信号，从而获得波形特性良好的光发送信号。

附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1示出了传统的光发射***；

图 2示出了根据本发明实施例的无源光网络***示意图；；

图 3示出了根据本发明一个实施例的光发射***示意图；

图 4示出了根据本发明另一个实施例的光发射***示意图；

图 5示出了根据本发明一个实施例的光发射***示意图；

图 6示出了根据本发明一个实施例的光脉冲信号时序示意图；

图 7示出了根据本发明实施例的接收眼图示意图。

具体实施方式以下结合具体实施例，对本发明实施例提供的光发射***及其应用进行详细描述。

参阅图 2, 其为无源光网络***的结构示意图。无源光网络*** 200包括光线路终端（OLT ) 210、光网络单元 ( Optical Network Unit, ONU ) 220和光分配网络 230。光线路终端 210通过光分配网络 230连接到光网络单元 220。光线路终端 210和多个光网络单元 220以点到多点的方式连接或通信。其中，从光线路终端 210到光网络单元 220的方向为下行方向，而从光网络单元 220到光线路终端 210的方向为上行方向。

光分配网络 230可以不需要任何有源器件来实现光线路终端 210与所述光网络单元 220之间的数据分发。在一实施例中，光线路终端 210与光网络单元 220之间的数据分发可以通过光分配网络 230中的无源光器件（例如分光器）来实现。

光线路终端 210通常位于中心位置（例如中心局 Central Office , CO ), 其可以统一管理多个光网络单元 220, 并在多个光网络单元 220与上层网络（图未示）之间传输数据。具体来说，该光线路终端 210可以充当多个光网络单元 220与上层网络（如网际互联网络， ATM网络，公共交换电话网络等一个或多个网络）之间的媒介，将从上层网络接收到的数据转发到多个光网络单元 220 , 以及将从多个光网络单元 220接收到的数据转发到上层网络。光线路终端 210的具体结构配置可能会因无源光网络系统 200的具体类型而异，例如，在一实施例中，光线路终端 210可以包括下行发射机和上行接收机，下行发射机用于向光网络单元发送下行光信号，上行接收机用于接收来自光网络单元的上行光信号，其中下行光信号和上行光信号可通过光分配网络进行传输。并且，下行发射机和上行接收机的每一个或组合可以独立配置成一个可插拔的光模块，如图 2所示的光模块 212。另外，在一实施例中，光模块 212还可以进一步耦合检测模块，其可用于进行对所述光模块的性能参数进行检测，包括检测所述光模块的工作电压、发送光功率和接收光功率、温度等一个或多个参数。说明书通篇的下行发射机或光模块可以配置成光组件，如发射机光组件（ Transmitter Optical Sub-Assembly , TOSA ); 上行接收机或光模块可以配置成光组件，如接收机光组件 ( ROSA ); 收发机或光模块可以配置成光组件，如双向光组件（ Bi-directional Optical Sub-Assembly, B0SA)。典型的， T0SA、 R0SA、 BOSA为集成封装的光组件。

多个光网络单元 220可以分布式地设置在用户侧位置 (例如用户驻地)。每一个光网络单元 220可以为用于与所述光线路终端 210和用户进行通信的网络设备，具体而言，光网络单元 220可以充当光线路终端 210与用户之间的媒介。例如，光网络单元 220可以将从光线路终端 210接收到的数据转发到用户，以及将从用户接收到的数据转发到、光线路终端 210。光网络单元 220的具体结构配置可能会因无源光网络 200 的具体类型而异，例如，光网络单元 220可以也包括上行发射机和下行接收机，上行发射机用于向光线路终端 210发送上行光信号，下行接收机用于接收来自光线路终端 210的下行光信号。并且，下行接收机和上行发射机的每一个或组合可以独立配置成一个可插拔的光模块，如图 2所示的光模块 222。其中，光模块 222和光模块 212形成在一个传输方向的收发对。另外，光模块 222也可以进一步耦合检测模块，其可用于进行对所述光模块的性能参数进行检测，包括检测所述光模块的工作电压、发送光功率和接收光功率、温度等一个或多个参数。类似的，说明书通篇的下行接收机、上行发射机或两者组合均可以配置成光组件，下行接收机、上行发射机、收发机可以分别对应 R0SA、T0SA和 B0SA。应当理解，光网络单元 220的结构与光网络终端（ Optical Network Terminal, 0NT )相近，因此在本申请文件提供的方案中，光网络单元和光网络终端之间可以互换。

光分配网络 230可以是一个光信号分发***，其可以包括光纤、光耦合器、光分路器和 /或其他设备。在一个实施例中，所述光纤、光耦合器、光分路器和 /或其他设备可以是无源光器件，即在光线路终端 210和光网络单元 220之间分发光信号是不需要电源支持的器件。另外，在其他实施例中，该光分配网络 230还可以包括一个或多个处理设备，例如，光放大器或者光-电 -光转换器。在如图 2所示的分支结构中，光分配网络 230可以从光线路终端 210的输出端延伸到多个光网络单元 220的输入端。图 2示意性给出了包含 3个分路器的光分配网络 230的结构；但也可以配置成其他任何点到多点的结构，例如仅包含一个分路器，连接多个光网络单元 220的结构。无源光网络*** 200 可以为 ITU-T G.983 标准定义的异步传输模式无源光网络 ( Asynchronous Transfer Mode PON , ATM PON ) ***或宽带无源光网络 ( Broad band PON , BPON )***、 ITU-T G.984标准定义的吉比特无源光网络（Gigabit-Capable PON , GP0N ) ***、 IEEE 802.3ah标准定义的以太网无源光网络（ Ethernet PON , EPON )、或者下一代无源光网络（例如 ITU-T G.987标准定义的 10G-GPON或 IEEE 802.3av 标准定义的 10G-EPON等）。这里， 10G为 10吉比特每秒的筒称，表示传输速率； ITU-T 为国际电信联盟电信标准化部门 ( International Telecommunication Union-Telecommunications standardization sector ) 的筒称。上述标准定义的各种无源光网络***的全部内容通过引用结合在本申请文件中。

参考图 3, 为本发明一实施例提供的光发射***示意图。图 3所示的光发射*** 可以用于接入网、城域网、及骨千网中任意一个或多个网络中，例如图 2所示的光线路终端 210和光网络单元 220的任意设备中。总的来说，本发明实施例提供的光发射 ***适用于中长距离传输，例如光接入网几十公里的传输，城域网和骨千网的几十公里甚至几百公里的传输。

参考图 3, 光发射*** 300包含直接调制激光器（DML ) 302, 光放大器（Optical Amplifier, OA ) 304 , 受激布里渊散射 ( Stimulated Brillouin Scattering, SBS )器件 306。

DML 302用于产生光信号。 OA 304耦合到 DML 302, 用于对注入 OA 304的光信号进行放大并输出放大的光信号。 SBS器件 306耦合到 OA 304, 用于限制 OA 304输出的光信号的光功率，其中， SBS器件 306的 SBS阈值等于所述光放大器输出的光信号中需要限制的部分的最小光功率， SBS器件 306将 OA 304输出的光信号中光功率高于最小光功率的部分以 SBS频差反射，从而限制该部分的光信号输出。这里 SBS阈值是 SBS器件的光学特性，以 SBS频差反射的光称作斯托克斯光。在本发明实施例中， SBS器件 306用作限幅器，允许 OA 304输出的光信号中最小光功率以下的部分输出，限制高于最小光功率的部分输出。 SBS器件是一种光无源器件，具有良好的光学特性，对有效光信号的波形影响小，从而减少波形失真。

根据本发明一实施例， OA 304产生或输出的脉冲峰会包含过冲（overshoot )部分，即光功率高于预定峰值的部分。如图 3所示，光脉冲信号 Sl、光脉冲信号 S2、光脉冲信号 S3分别为 DML 302、 OA 304和 SBS器件 306输出的光信号的一个示例。如图 3或 4所示， OA 304输出的脉冲峰会产生过冲现象， P1和 P2分别表征过冲部分的底部和顶部，其中，底部 P1对应预定峰值。这里的预定峰值表征 OA 304输出的脉冲峰的理论峰值，也可称作名义峰值或稳定峰值，如图 3或图 4的 Pl。在本发明其它实施例中，过冲部分的底部也称作脉冲峰基线，相应的，底部对应的值即预定峰值也称作脉冲峰基线值。在本文中，预定峰值、理论峰值、名义峰值、稳定峰值、脉冲峰基线值等术语可以互换。如图 3或图 4所示的实施例中，在脉冲上升沿会产生高于预定峰值的尖峰，该尖峰从顶部 P 2下降到底部（即预定峰值） P 1。应当理解，在其它实施例中，如图 6所示，过冲部分包含振荡。

相应的，可以将 SBS器件 306的 SBS阈值（即需要限制的部分的最小光功率）设置在过冲部分所在区间，即 SBS阈值大于或等于 P1且小于 P2。 P2可以通过对 OA 304 测量得到，测量的操作可以由元器件厂商进行并提供最大值的指标。 P2 可以耦合到 OA 304输出端的检测模块（未示出）测量得到。 SBS阈值（即需要限制的部分的最小光功率）也可以根据 P1的一定比率 k确定（可表示成 k*Pl ), 或 P1加上一定余量确定（可表示成 ΡΙ+Δ, Δ表示余量），这样可以解决无法获知 P2的问题，从而将过冲部分幅度控制在可接受范围内，达到减小或消除过冲的目的，满足传输要求。 K或 Δ 的取值可以根据***的要求确定，例如， k可以取大于或等于 1 且小于或等于 115% 的任意值，在一实施例中， SBS阈值与预定峰值的增量比率可控制在 12. 5%或 SBS阈值与预定峰值的增量比率控制在 ldb (用对数表示）。

图 3下方为信号脉冲示意图。 DML 302产生光脉冲信号 SI, OA 304工作在饱和区，将光脉冲信号 S1放大后输出光脉冲信号 S2, 其中，脉冲峰的最大值位于上升沿，并随着脉冲持续时间从最大值 P2降低到脉冲峰基线值 Pl。其中， P1和 P2之间的部分为过冲部分。 SBS器件 306将光功率高于 SBS阈值的部分抑制，输出光功率 SBS阈值以下的部分，即输出光脉冲信号 S3。 SBS阈值与光脉冲信号 S2的脉冲峰基线值相关，例如，图 3显示了 SBS阈值等于光脉冲信号 S2的脉冲峰基线值的示意图。应当理解， SBS 阈值也可以大于光脉冲信号 S2的脉冲峰基线值。这样，脉冲波形不会失真，能够保证信号的完整度。当然， SBS 阈值也可以略小于光脉冲信号 S2的脉冲峰基线，少量的波形失真是***可以接受的。在本申请文件中，将 SBS器件 306对过冲信号的限制或抑制称作过冲切趾，即将过冲信号切平。

如图 3或 4所示，根据本发明一实施例，在 Sl、 S2和 S3这些信号中可以承载高速比特流，其中，速率可以大于或等于 1吉比特每秒（gigabit per second , Gbps ), 如 2.5 Gbps、或 10 Gbps、或 40 Gbps。高速比特流在 DML 302输入端体现为高速电脉冲信号，用以通过 DML 302调制成光脉冲信号 Sl。

直接调制器中，由于调制电流会引起有源层折射率的变化，导致光的相位受到调制，从而使工作频率展宽，即存在较大的频率啁啾，而随着调制速率的提高，啁啾现象愈加严重。通常，直接调制器会产生正啁啾。根据本发明一实施例， OA 304为能够产生自相位调制（Self-phase Modulation , SPM ) 的光放大器。 0 304产生的5 1\ 1 能够对注入 OA 304的光脉冲信号附加负啁啾。这样， OA 304产生的负啁啾可以至少抵消一部分 DM L 302输出光信号包含的正啁啾。 OA 304可以为电驱动光放大器或电泵浦光放大器，其能产生 SPM。半导体光放大器是电驱动放大器的一种。太赫兹 ( Terahertz, THZ )是电泵浦光放大器的一种。光放大器负啁啾和 SPM 的关系，直接调制器和正啁啾的关系被广泛研究，在此不再赘述。

根据本发明一实施例， OA 304的工作点可以设置在饱和区便于产生的 SPM , 从而提供负啁啾。相应的， SBS阈值与 OA 304工作于饱和区时输出的光脉冲峰相关。例如， SBS阈值等于工作于饱和区的 OA 304的输出的脉冲峰基线值或略大于脉冲峰基线值。略大于脉冲峰基线值的情形可以参见上文描述。

釆用上述实施方案， OA 304工作于饱和区时，对对 DM L 302输出的光脉冲信号放大达到饱和，而且 OA 304工作于饱和区产生的 SPM效应提供负啁啾，因此，在放大的同时进行色散补偿。另一方面， OA 304工作于饱和区容易产生过冲现象， SBS器件 306对 OA 304输出的光脉冲信号进行整形，将过冲信号抑制或切除。本发明的上述方案结构紧凑，而且利用低成本的 DM L产生高性能的输出光信号，是一种极其有效的方案。

另夕卜， SBS的产生机理是由于入射光，如图 3的 S2 , 注入非线性介盾时产生的电磁伸缩效应在物盾内激起超声波，入射光信号 si受超声波散射而产生方向相反的频移光信号，如图 3的 S4 , 可以把这种受激散射过程看作光子场与声子场之间的相千散射过程。其中， S2具有波长 λΐ , 方向相反的 S4具有波长 λ2。 λ2与 λ 1相差 1个 SBS频差。 SBS器件 306中的波长 λ ΐ的光信号的光功率达到 SBS阈值，会产生反向传输的波长 λ 2的光信号，该波长 λ 2的光信号称为斯托克斯光信号。当 SBS阈值处于 SOA饱和放大后的光脉冲峰的脉冲峰基线，则基线以上的过冲能量通过 SBS转换成反向频移光，基线以下的能量经过切趾后正常前向传输，这样就可以利用 SBS的切趾效应抑制信号脉冲前沿过冲造成的信号崎变和传输盾量下降。由于 SBS切趾是在时域上对信号过冲振幅进行操作，对于阈值以下的信号没有影响，无额外啁啾引入，因此可以很好地保持 OA负啁啾补偿后的信号啁啾特性。

此外，对于不进行负啁啾补偿的光放大器，如掺铒光纤放大器（ Er-doped Fiber

Amplifer, EDFA )、或工作在线性放大区的 SOA , 本发明实施例的 SBS切趾也可以有效抑制放大饱和时的信号过冲。

根据本发明一实施例， OA 304为半导体激光器， SBS器件 306的 SBS阈值等于半导体激光器工作于饱和区时输出的脉冲峰基线值。

下面以 OA 304在工作于饱和区能够产生 SPM为例，结合图 3对信号流进行描述。

DM L 302利用输入的电脉冲信号改变调制电流以产生第一光脉冲信号，如图 3的

Sl。其中，电脉冲信号可以是驱动器产生的，与待发送比特流有关。比特流可以是上述提到的高速比特流。

工作于饱和区的 OA 304将第一光脉冲信号 S1进行放大并产生 SPM ,输出第二光脉冲信号，如图 3的 S2。

SBS器件 306将第二光脉冲信号 S2中光功率高于 SBS阈值的光信号以 SBS频差反射， SBS阈值与第二光脉冲信号 S2的脉冲峰基线值相关。 SBS阈值的取值范围可以参见上文描述。

根据本发明一实施例，光发射*** 300处于工作状态下，光放大器 304工作于饱和区。说明书涉及的饱和区可以为接近饱和区（或浅饱和区），也可以为深保护区。本发明实施例充分利用光放大器 304 由于 SPM 效应产生的负啁啾减少或消除 DM L 302产生的正啁啾以及利用 SBS器件 306抑制 OA 304放大后的过冲信号，降低了信号的非线性崎变，获得高性能的光发射信号。相应的，这样的光发射***产生的光发射信号经过传输***到达接收端后，提高了接收端的接收灵敏度，因此，可以降低接收机的光电探测器的灵敏度要求。例如，可以不用依赖于价格高昂的雪崩二极管 ( Avalanche Photodiode , APD ) 保证接收性能，而釆用价格更低廉的正-本征-负 ( Positive-I ntrinsic-Negative , PI N )二极管。特别是在如图 2所示的无源光网络应用中，因为一个 0LT可以连接多个 ONUs , 例如 32、 64、 128 等，将本发明实施例提供的光发射***应用于 0LT中，在 ONUs上釆用 PI N二极管接收光信号，这样可以保证传输性能的同时降低成本，便于光纤到户的推广应用。

根据本发明的实施例，还可以包含控制模块（未示出），耦合到 DM L 302、 OA 304、

SBS器件 306中一个或多个器件中，用于控制相应器件的工作参数。例如，控制模块可以控制 DM L 302和 OA 306的工作参数，使得 OA 304附力。的负啁嗽补偿 DM L 302 的正啁啾补偿。具体的，可以控制的工作参数可以为 OA 304的工作点，如工作点位于下行放大区或饱和区，其中，饱和区又可以分为浅饱和区和深饱和区。当然，控制模块可以根据检测模块检测到的结果实时计算并判断。另一方面，可以控制的工作参数可以为 DM L 302的工作点。同样的，这里的控制模块适用于图 4或图 5所示的光发送***。控制模块可以是光发射***的一部分，也可以是通过接口连接到光发射系统。参考图 4, 为本发明一实施例提供的光发射***示意图。如图 4所示，光发射系统 400包含 DML 402、光放大器 404和 SBS器件 406。如无特殊说明 ,光发射*** 400 中各组成部分具有和图 3相同或相似的功能，不再赘述。特别的，光放大器 404可以为半导体光放大器（ SOA )。 SBS器件 406的 SBS阈值等于光放大器 404输出光脉冲信号的脉冲峰基线。 SBS器件 406可以釆用高非线性光纤 (High Nonlinear Fiber, HNF)。这里的 "高非线性" 是指非线性系数的较高，例如，三阶非线性系数大于或等于 lOW^km ¹。高非线性介盾或波导通常是掺杂了特定类元素的介盾或波导以获得较高的非线性系数，例如掺杂了例如锗、氟、稀土等一类或多类元素的光纤或设置于半导体上的波导。

釆用 HNF作为 SBS器件 406以实现脉冲切趾功能。 DML 402输出的高速调制的光信号 S1注入光放大器 404, 光放大器 404工作于饱和区，一方面对注入的光信号 S1 放大，另一方面产生 SPM提供负啁啾从而补偿色散。 HNF的 SBS阈值处于光放大器 404输出的光信号 S2的脉冲峰基线。当经过 SOA放大后的光信号 S2注入 HNF后，脉冲前沿过冲峰由于达到 SBS阈值而产生后向散射光信号 S4, 散射波长为 λ 2, λ 2 与 λ 1相差 1个 SBS频差，而脉冲峰基线以下的能量则几乎无衰减地通过 HNF进入单模光纤（Single Mode Fiber, SMF )。 SMF相关参数可参考 ITU-T G. 652标准描述。这样，光放大器 404饱和放大造成的信号过冲被 SBS效应有效抑制了，而光放大器 404 的 SPM效应附加的负啁啾并没有受到影响（ SBS切趾不涉及相位变换），切趾过的低频率啁啾信号进入单模光纤，有效减少了色散代价。

参考图 6, 为本发明实施例提供的光发射***的性能仿真示意图。其中，电脉冲信号的速率以 lOGbps为例， DML发射功率 3.97dBm , 消光比 6dB, DML输出的光脉冲信号如图 6 ( A )所示。光放大器 404工作于浅饱和区，输出信号功率约 16dBm , 信号消光比 5dB, 光放大器 404输出的光脉冲信号如图 6 ( B )所示。 SBS器件 406的 SBS阈值为 17dBm (略大于光放大器 404输出信号功率 16dBm ), SBS器件 406输出的光脉冲信号如图 6 ( C )所示。这里， dBm为光功率的单位，表示光功率在对数域的值，这里是以 10为底的对数值。图 6中， ps表示皮秒（ picosecond ) 的筒称。

参考图 7所述为光接收眼图示意。图 7 ( A )所示为不包含 SBS器件 406的光发射***的输出光信号经过 20km光纤传输后的接收眼图，即 DML 402经过光放大器 404放大后，直接经过 20km光纤传输后的接收眼图。图 7 ( B ) 为包含 SBS器件 406 的光发射*** 400输出的光信号经过 20km光纤传输后的接收眼图。从图 7 ( A ) 中可以清晰看出，未经过 SBS处理的眼图存在严重的过冲现象，信号崎变导致接收眼较小，千扰严重，接收灵敏度大幅下降。而图 7 ( B) 中经过 SBS处理后的接收脉冲的过冲被有效的抑制了，信号千扰小，眼开了，消光比也显著提高。

针对 SBS脉冲切趾对 DML+SOA传输***的色散代价与功率预算优化进行了*** 仿真。表 1所示为***的色散代价和功率预算表。在 BER=10E-4时所测的 DML直接发送、 DML+OA放大后直接发送以及 DML+OA+HNF(SBS效应）的色散代价和功率预算测试，接收端全部用 lOGbps PIN管接收。显然，利用 SBS切趾的***可以有效降氐色散代价到 1.4dB, 而功率预算达到 33.2dB,使 PIN二极管接收满足指标。表 1

表 1中， B2B是背靠背（ Backto Back )的筒称，是指光发射***的发送端和耦合到光发射***的光接收***的接收端。 DP是色散代价 ( Dispersion Penalty) 的筒称， PB是功率预算（Power Budget)的筒称。其中，色散代价和功率预算是本领域技术通用术语，不再赘述。

参考图 5, 为本发明一实施例提供的光发射***示意图。如图 5 (A)所示，光发射*** 500包含 DML 502、光放大器 504和 SBS器件 506。如无特殊说明，光发射系统 500中各组成部分具有和图 3或 4相同或相似的功能，不再赘述。特别的，光放大器 504可以为半导体光放大器（ SOA )。 SBS器件 506的 SBS阈值等于光放大器 504输出光脉冲信号的脉冲峰基线。 SBS器件 506可以釆用釆用波导型结构的 SBS器件相对于图 4的 HNF作为 SBS器件，图 5 ( A )的波导性结构的 SBS器件具有较高的集成度，便于光组件集成。波导型 SBS器件 506可以在与 HNF同等阈值下将 SBS长度缩减为 10cm以下。如需进一步缩小尺寸，可以釆取图 5 ( B)所示的折叠反射式波导结构或图 5 (C)所示的螺旋式波导结构，这两种结构都增强了空间的利用率，可以使波导尺寸减小到毫米（ millimeter, mm)量级以下，便于模块集成。如图 5 ( B)所示， SBS 器件 506包含折叠反射式波导 5062和反射介盾层 5064 。反射介盾层 5064可以包括第一反射介盾层和第二反射介盾层，在所述第一反射介盾层和所述第二反射介盾层之间包含折叠反射式波导 5062。折叠反射式波导 5062是具有 SBS阈值的 SBS介盾。反射介盾层可以具有高反射率，例如反射率可以大于等于 90% , 为了减少损耗，反射率可以大于等于 98% , 甚至大于或等于 99%。如图 5 ( C )所示， SBS器件 506包含螺旋式波导 5066。与折叠反射式波导 5062类似，螺旋式波导 5066是具有 SBS阈值的 SBS 介盾。 SBS介盾为具有 SBS光学特性的非线性介盾。

本发明实施例提供的光发射*** 300、 400、 500均可适用于如图 2所示的无源光网络***，既可作为光线路终端的一部分，也可以作为光网络单元的一部分。参考图 2 , 如果光发射*** 300、 400、 500中任一个作为光模块 212的一部分，在光网络单元 220的光模块 222中釆用 PI N二极管，这样的***既满足传输性能的要求，而且能降低光网络终端的成本，便于光纤到户的推广。 PI N二极管是指在 P和 N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征半导体层，组成的这种 PI N结构的二极管。应当理解，光发射*** 300、 400、 500不仅限于适用于无源光网络***，也可以适用于其它光网络***。

上述各实施例的光发射*** 300、 400、 500均可以是集成封装的光组件。脉冲峰是本领域常用的术语，对应高电平信号，相应的，低电平信号对应脉冲谷。本文通篇提到的正啁啾和负啁啾可以对应脉冲频率啁啾，即脉冲频率的偏移。

本领域技术人员应该理解，本发明实施例中部分功能（如对检测信号的处理和 / 或对器件的控制功能）可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介盾中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介盾包括： ROM、 RAM , 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介盾。

本说明书中描述具有相同或相似部分的多个实施例时，对在后实施例重点描述差异部分，各个实施例之间相同或相似的部分可以相互参见。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较筒单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

应当理解，如无特殊说明，本文通篇提到的 "等于，，可以表示大体上等于的含义，包含约等于或近似于的意思。因此，在本文提供的方案中， "等于，，、 "大体上等于"、 "约等于" 和 "近似于" 之间可以互换。

本文通篇提到的 "连接"，若无特殊说明均可表示直接或间接连接，如 A与 B连接表示 A与 B直接或间接连接。本文通篇提到的 "耦合，，，若无特殊说明均可以表示连接或包含或被包含或附着等关系。

说明书通篇中提到的 "一个实施例"或 "一实施例" 意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的 "在一个实施例中" 或 "在一实施例中" 未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。权利要求的内容记载的方案也是本发明实施例的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求

1.一种光发射***，其特征在于，

直接调制器，用于产生光信号；

耦合到直接调制器的光放大器，用于放大所述直接调制器输出的光信号；以及

耦合到所述光放大器的受激布里渊散射器件，用于限制所述光放大器输出的光信号的光功率，其中，所述受激布里渊散射器件的受激布里渊散射阈值等于所述光放大器输出的光信号中需要限制的部分的最小光功率，所述受激布里渊散射器件将所述光放大器输出的光信号中光功率高于最小光功率的部分以受激布里渊散射频差反射 , 从而限制该部分的光信号输出。
2.根据权利要求 1所述的***，其特征在于，所述光放大器输出的光信号的脉冲峰包含过冲部分，其中，所述过冲部分表示光功率高于所述光放大器输出的预定峰值的部分，其中，所述最小光功率大于或等于所述过冲部分的底部且小于所述过冲部分的顶部。
3.根据权利要求 1所述的***，其特征在于，所述光放大器输出的光信号的脉冲峰包含过冲部分，其中，所述过冲部分表示光功率高于所述光放大器输出的预定峰值的部分，其中，所述最小光功率与所述预定峰值的比大于或等于 1 , 且小于或等于 115%。
4.根据权利要求 1至 3任一项所述的***，其特征在于，所述光放大器为能够产生自相位调制效应的光放大器。
5.根据权利要求 4所述的***，其特征在于，所述光放大器为电驱动光放大器或电泵浦光放大器。
6.根据权利要求 5所述的***，其特征在于，所述光放大器为半导体光放大器。
7.根据权利要求 6 所述的***，所述半导体光放大器的工作点设置于饱和区。
8.根据权利要求 1至 7任一项所述的***，其特征在于，所述受激布里渊器件为高非线性光纤。
9. 根据权利要求 1至 7任一项所述的***，其特征在于，所述受激布里渊散射器件为波导型结构的受激布里渊散射器件,。
10. 根据权利要求 9所述的***，其特征在于，所述受激布里渊散射器件为折叠反射式波导结构的器件，包括第一反射介盾层和第二反射介盾层，在所述第一反射介盾层和所述第二反射介盾层之间包含折叠反射式波导，所述折叠反射式波导为受激布里渊散射介盾。
11. 根据权利要求 9所述的***，其特征在于，所述受激布里渊器件为螺旋式波导结构的器件，包括螺旋式波导，所述折叠反射式波导为受激布里渊散射介质。
12. 根据权利要求 1至 11任一项所述的***，其特征在于，所述光发射系统为集成封装的光组件。
13. 根据权利要求 1至 12任一项所述的***，其特征在于，所述光发射系统应用于无源光网络***的光线路终端，所述光发射***用于给连接到光线路终端的光网络单元发送光信号。
14. 根据权利要求 1至 12任一项所述的***，其特征在于，所述光发射系统应用于无源光网络***的光网络终端，所述光发射***用于给连接到所述光网络终端的光线路终端发送光信号。
15. 一种光发射***，其特征在于，包括：

直接调制器，用于产生光信号；

耦合到直接调制器的半导体光放大器，用于放大所述直接调制器输出的光信号；以及耦合到所述半导体光放大器的受激布里渊散射器件，用于限制所述半导体光放大器输出的光信号的光功率，其中，所述受激布里渊散射器件的受激布里渊散射阈值与所述光半导体放大器工作于饱和区时的脉冲峰基线值的比大于或等于 1 且小于或等于 115%, 其中，所述受激布里渊散射器件将所述光放大器输出的光信号中光功率高于受激布里渊散射阈值的部分以受激布里渊散射频差反射 ,从而限制该部分的光信号输出。