CN105827320A - 一种用于wdm-pon中的基于ffp滤波器和ffp-soa的超窄带谱切分非相干光源的传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于WDM‑PON中的基于FFP滤波器和FFP‑SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，包括中心站，传输光纤，远端节点和光网络终端，所述远端节点通过传输光纤与中心站连接，所述光网络终端与远端节点连接，所述中心站包括依次连接的宽谱非相干光源、FFP滤波器、FFP‑SOA、第一级阵列波导光栅、多个光调制器和第二级阵列波导光栅，所述多个光调制器的两端分别与第一级阵列波导光栅和第二级阵列波导光栅连接。经过FFP‑SOA放大之后的超窄带谱切分非相干光源可以实现多通道的谱切片非相干光源强度噪声的压缩，有效抑制色散影响，适用于远距离密集波分复用光无源网络（DWDM‑PON）通信***。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体是一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置。
背景技术
无源光网络（PON）被认为是解决接入网中“最后一公里”的最关键的技术，在实现FTTX中发挥重要的作用。“无源”是指光分配节点（ODN）中没有任何有源器件，只有耦合器、波分复用/解复用器、环形器等光无源器件组成，大大降低了管理维护的成本。
PON按信号分配可分为功率分割型无源光网络（PSPON）和波分复用型无源光网络（WDM-PON）。APON、BPON、EPON、GPON均属于PSPON。PSPON采用星型耦合器分路，上行、下行传送采用TDMA/TDM方式，实现信道带宽共享，光分路器将OLT发出的信号分配到各个光网络单元（Optical Network Unit，ONU）上。WDM-PON则是充分运用波分复用技术，通过波分复用解复用器（比如阵列波导光栅AWG）将不同波长的信号光分开，每个波长都可以单独的调制信号，实现完全意义上的带宽独享。
虽然PSPON较为成熟，特别是EPON、GPON在北美、日本已经有较大规模的部署，但PSPON仍然存在关键问题需要解决，比如快速比特同步、动态带宽分配、基线漂移、ONU的测距与延时补偿、突发模式光收发模块的设计等。虽然一些问题得到了解决，但成本较高。而WDM-PON则采用波长作为用户端标识，利用波分复用技术，提供较宽工作带宽，实现对称宽带接入。除此之外，还可以避免时分多址技术中ONU的测距、快速比特同步等诸多技术难点，在***升级性能等方面具有明显优势。
但是，随着WDM-PON***接入距离的增加，光纤色散和阵列波导的色散效应会导致***误码率的增加。目前认为能够比较好地解决色散效应的方法是色散补偿光纤光栅，通过在AWG中加入补偿光纤光栅改善色散特性。色散补偿的本质是对频率的二次相移所造成的脉冲展宽进行压缩补偿。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，有效抑制强度噪声影响，适用于远距离DWDM-PON通信***。
本发明采用以下技术方案：一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，包括中心站（CO），传输光纤，远端节点（RN）和光网络终端（ONU），所述远端节点通过传输光纤与中心站连接，所述光网络终端与远端节点连接，所述中心站包括依次连接的用于入射到下行信号的宽谱非相干光源、FFP滤波器（法布里-珀罗滤波器）、FFP-SOA（法布里-珀罗半导体光放大器）、第一级阵列波导光栅（AWG1）、多个光调制器和第二级阵列波导光栅（AWG2），所述多个光调制器的两端分别与第一级阵列波导光栅和第二级阵列波导光栅连接，其中，FFP滤波器用于切割宽谱非相干光源信号，产生并输出多波长超窄带谱切分非相干光源，FFP-SOA具有低饱和功率，需要工作于饱和工作区域，用于非线性放大不同波长的超窄带谱切分非相干光源，并同时利用非线性放大特性压缩多波长超窄带谱切分非相干光源的强度噪声，多个光调制器用于将信号调制到噪声受抑制的各个波长的超窄带谱切分非相干光源上，可通过偏振不敏感电吸收光调制器来增强3-dB***传输性能。利用具有超窄带宽的FFP滤波器将宽谱非相干光源切分获得多波长超窄带谱切分非相干光源信号，处于饱和工作区域的FFP-SOA将多波长超窄带谱切分非相干光源信号放大并利用非线性放大特性压缩多波长超窄带谱切分非相干光源中的强度噪声，之后通过第一级阵列波导光栅（AWG1）分配超窄带谱切分非相干光源的不同光波长对应到相应的波长信道中，并调制加载各路数据信息，再通过第二级阵列波导光栅（AWG2）实现波分复用，然后由传输光纤向远端节点RN传输，在远端节点实现波分解复用，最后将数据分发到光网络终端ONU。光网络终端实现下行数据的解调和上行数据的发送。
所述远端节点包括第三级阵列波导光栅（AWG3）或者薄膜滤波器，通过传输光纤连接到中心站，从中心站CO发出的光信号经过AWG3波分解复用后，输出到分布式的光学通信线路。
所述光网络终端包括与远端节点连接的多个光接收器。光接收器与第三多路分解器/波分复用器（比如AWG3）相连。所述光接收器包含光电二极管， 第一带通滤波器和解码器。
所述宽谱非相干光源通过高功率掺铒光纤放大器、发光二极管、超辐射发光二极管或法布里-珀罗激光二极管光谱光源实现。
所述FFP滤波器和FFP-SOA的频道间隔需要都和WDM-PON***的通信信道间隔一致。
所述FFP-SOA工作于饱和工作区域， 利用饱和工作区域的非线性放大特性达到压缩光源中强度噪声的目的。
所述FFP滤波器和FFP-SOA的温度由TEC进行控制。
所述多个光调制器采用对强度噪声有较好抗性的通断键控调制方式。
所述光调制器前设有前置纠错编码，光网络终端设有前置纠错解码来增强***的噪声抗性。
本发明中FFP滤波器（法布里-珀罗滤波器）是一种超窄带带通滤波器，还可以采用高斯滤波器或者具有洛仑兹形状的光纤光栅滤波器。
本发明中可以在发射端采用前置纠错编码，并在接收端的自反馈阈值判决电路之后采用前置纠错解码来增强***的噪声抗性。
本发明的优点是：本发明的超窄带谱切分非相干光源是利用FFP滤波器对掺饵光纤放大器(Erbium Doped Fiber
Amplifier，EDFA)产生的宽谱放大自发辐射光源(Amplified Spontaneous
Emission, ASE)进行滤波，并通过FFP-SOA放大得到，其线宽小于700MHz，经过FFP-SOA放大之后的超窄带谱切分非相干光源可以实现多通道的谱切分非相干光源强度噪声的压缩，有效抑制色散影响，适用于远距离密集波分复用光无源网络（DWDM-PON）通信***。
附图说明
图1 为基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的WDM-PON视图；
图2 为WDM-PON***中采用超窄带谱切分光源经过FFP-SOA之前和之后的相对强度噪声频谱图；
图3 为利用工作在饱和工作区域的FFP-SOA压缩光源中强度噪声的原理图；
图4为利用FFP 滤波器和FFP-SOA的WDM-PON***里，位于1542nm波长通道传输25-Gb/s OOK信号的误码率和传输距离的关系图；
图5为基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的WDM-PON***里，在背靠背***中不同波长通道的误码率性能。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明的作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1所示，一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，包括中心站（CO），传输光纤（选用单模光纤），远端节点（RN）和光网络终端（ONU），远端节点通过传输光纤与中心站连接，光网络终端与远端节点连接。
中心站包括用于入射到下行信号的宽谱非相干光源BLS，本实施例中选取了高功率掺铒光纤放大器来产生的自发放大发散光源；用于切分宽谱非相干光源的超窄带带通光滤波器，本实施例中选取了FFP滤波器（法布里-珀罗滤波器）；用于将不同波长的超窄带谱切分非相干光源信号非线性放大并利用非线性放大特性压缩不同波长光源中强度噪声的FFP-SOA（法布里-珀罗半导体光放大器）；将不同波长超窄带谱切分非相干光源分离到对应通道的第一多路分离耦合装置，本实施例中选用第一级阵列波导光栅（AWG1）；多个光调制器，用于将信号调制到噪声受抑制的各个波长的超窄带谱切分非相干光源上，可通过偏振不敏感电吸收光调制器来增强信号信噪比，增强3-dB***传输性能，信号进行光调制之前先通过了前置纠错编码；和将多路下行信号耦合的第二波分复用器，本实施例中选用第二级阵列波导光栅（AWG2）。其中， FFP滤波器和FFP-SOA的频道间隔应当与WDM-PON***的通信信道间隔一致，FFP-SOA需要工作在饱和工作区域，而且需要有很宽的工作波长范围，实现同时对所有WDM-PON***不同波长光源的强度噪声抑制，FFP滤波器切分获得的不同波长的超窄带谱切分非相干光源信号在低频区具有很大的强度噪声，在靠近直流区噪声最大，并且和光源的线宽成反比 （相对噪声强度=1/超窄带频谱切分非相干光源的线宽）。
远端节点包括用于波分复用/多路分离的第三波分复用器/多路分离器，通过传输光纤连接到中心站；本实施例中选用第三级阵列波导光栅（AWG3），从中心站CO发出的光信号经过AWG3波分解复用后，输出到分布式的光学通信线路。
光网络终端包括与远端节点连接的多个光接收器。光接收器与第三波分复用器/多路分离器相连，本实施例中选取AWG3。光接收器包含光电二极管， 第一带通滤波器和解码器。
如图2所示，比较了WDM-PON***中采用超窄带谱切分光源经过FFP-SOA之前和之后的相对强度噪声频谱图。超窄带700-MHz 线宽的波谱切分非相干光源则主要集中在低频区域。利用工作在饱和区域的FFP-SOA可以有效的降低强度噪声，相对强度噪声从 -90dB/Hz 降低到 -118dB/Hz （近直流的范围）。
如图3所示，利用工作在饱和区域的FFP-SOA压缩光源中的强度噪声的原理：工作在饱和区域的FFP-SOA具有非线性放大特点，即低功率输入信号的放大倍数远大于高功率输入信号的放大倍数，利用这个特性可以压缩光源中的强度噪声，获得相对强度稳定的光源信号。
如图4所示，WDM-PON***中，位于1542nm的通道传输25Gb/s信号时，利用饱和光放大器压缩光源中的强度噪声之后，信号的误码率和信号传输距离的关系。
如图5所示，WDM-PON***里，在背靠背传输中，不同波长通道传输25Gb/s OOK信号的误码率（未采用前置纠错解码）。
Claims (10)
1.一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，包括中心站，传输光纤，远端节点和光网络终端，所述远端节点通过传输光纤与中心站连接，所述光网络终端与远端节点连接，所述中心站包括依次连接的宽谱非相干光源、FFP滤波器、FFP-SOA、第一级阵列波导光栅、多个光调制器和第二级阵列波导光栅，所述多个光调制器的两端分别与第一级阵列波导光栅和第二级阵列波导光栅连接，利用FFP滤波器将宽谱非相干光源切分获得多波长超窄带谱切分非相干光源，接着利用工作于饱和状态的FFP-SOA来压缩多波长超窄带谱切分非相干光源的强度噪声，之后通过第一级阵列波导光栅分路并加载各路数据信息，再通过第二级阵列波导光栅实现波分复用，然后由传输光纤向远端节点传输，在远端节点实现波分解复用，最后将数据分发到光网络终端。
2.根据权利要求1所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述远端节点包括第三级阵列波导光栅或者薄膜滤波器。
3.根据权利要求1所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述光网络终端包括与远端节点连接的多个光接收器。
4.根据权利要求3所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述光接收器包含光电二极管， 第一带通滤波器和解码器。
5.根据权利要求1所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述宽谱非相干光源通过高功率掺铒光纤放大器、发光二极管、超辐射发光二极管或法布里-珀罗激光二极管光谱光源实现。
6.根据权利要求1所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述FFP滤波器和FFP-SOA的频道间隔需要都和WDM-PON***的通信信道间隔一致。
7.根据权利要求1所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述FFP-SOA工作于饱和工作区域， 利用饱和工作区域的非线性放大特性达到压缩光源中强度噪声的目的。
8.根据权利要求1所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述FFP滤波器和FFP-SOA的温度由TEC进行控制。
9.根据权利要求1所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述多个光调制器采用对强度噪声有抗性的通断键控调制方式。
10.根据权利要求1所述的一种用于WDM-PON中的基于FFP滤波器和FFP-SOA的超窄带谱切分非相干光源的传输装置，其特征在于，所述光调制器前设有前置纠错编码，光网络终端设有前置纠错解码。
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