CN107664792B - 光信号产生器、光线路终端以及产生光信号的方法 - Google Patents

光信号产生器、光线路终端以及产生光信号的方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种光信号产生器、光线路终端以及产生光信号的方法。根据本公开的一个实施例，光信号产生器包括：至少一个光回路，包括：光源，用于产生初始光信号；第一阵列波导光栅，用于将初始光信号解复用成多个子光信号；第二阵列波导光栅，用于将多个子光信号复用成第一光信号；以及第一光耦合器，用于将第一光信号分路成第二光信号和第三光信号，将第二光信号从至少一个光回路输出，以及将第三光信号反馈至光源。

Description

光信号产生器、光线路终端以及产生光信号的方法
技术领域
本发明概括而言涉及光通信领域，更具体而言，涉及一种光信号产生器、光线路终端以及产生光信号的方法。
背景技术
超宽带以及其与现有技术的共存是网络运行商的基本要求，并且将根据这种基本要求来实施无源光网络(PON)的演进。现有的PON(诸如GPON、EPON和XG-PON)是基于时分复用(TDM)技术的。然而，在不久的将来，新业务模式(诸如家庭视频编辑、在线游戏、交互E-learning、远程医疗服务以及下一代3D TV)将显著地增加对带宽的需求。下一代PON(NG-PON)将解决上述问题，并且还提供更高的带宽和特定服务所需要的服务质量。进一步地，通过堆叠多个使用波分复用(WDM)的XG-PON的时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)已经被选择为主要的方式。第二种方式是布置WDM PON，其为具有不同的WDM发送或接收技术的各个光网络单元(ONU)提供专用的波长信道。此外，更多的技术，诸如正交频分复用(OFDM)PON、通过为光纤-无线(Fi-Wi)接入网采用高级的调制技术和光载无线通信(RoF)的40Gbps TDMPON也可能用于长期的演进。因此，能够设想将产生包括具有多种服务的现有的PON和NG-PON的共存***。
发明内容
为了至少部分地解决以上以及其他潜在问题，本公开的实施例提出了一种光信号产生器、光线路终端以及产生光信号的方法。
在本公开的第一方面，提供了一种光信号产生器。该光信号产生器包括：至少一个光回路，包括：光源，用于产生初始光信号；第一阵列波导光栅，用于将初始光信号解复用成多个子光信号；第二阵列波导光栅，用于将多个子光信号复用成第一光信号；以及第一光耦合器，用于将第一光信号分路成第二光信号和第三光信号，将第二光信号从至少一个光回路输出，以及将第三光信号反馈至光源。
根据本公开的一个实施例，至少一个光回路包括第一光回路和第二光回路，其中第一光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的中央波长和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的中央波长以预定间隔相互错开。
根据本公开的一个实施例，多波长光产生器还包括：第二光耦合器，用于将第一光回路输出的第二光信号和第二光回路输出的第二光信号合并成第四光信号以便从光信号产生器输出。
根据本公开的一个实施例，第一光回路和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅均具有32个通道，第一光回路和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道间隔约为200GHz，并且预定间隔约为100GHz。
根据本公开的一个实施例，光源包括半导体光放大器。
根据本公开的一个实施例，半导体光放大器基于通过增加施加在半导体光放大器上的偏置电流来提高初始光信号的增益。
根据本公开的一个实施例，偏置电流约为100mA。
根据本公开的一个实施例，第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的3dB带宽大于0.8nm。
在本公开的第二方面，提供了一种光线路终端。该光线路终端包括：根据本公开的第一方面的光信号产生器；解复用器，用于将光信号产生器输出的光信号解复用成多个目标光信号；多个调制器，用于将数据调制到多个目标光信号以产生多个下行光信号；以及复用器，用于将多个下行光信号复用成第一下行光信号以便向光网络单元发送。
根据本公开的一个实施例，光线路终端还包括：距离延伸器，用于提高第一下行光信号的增益。
在本公开的第三方面，提供了一种产生光信号的方法。该方法包括：在至少一个光回路处：利用第一阵列波导光栅将光源产生的初始光信号解复用成多个子光信号；利用第二阵列波导光栅将多个子光信号复用成第一光信号；利用第一光耦合器将第一光信号分路成第二光信号和第三光信号；将第三光信号反馈至光源；以及输出第二光信号。
根据本公开的一个实施例，至少一个光回路包括第一光回路和第二光回路，其中第一光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的中央波长和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的中央波长以预定间隔相互错开。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：将第一光回路输出的第二光信号和第二光回路输出的第二光信号合并成第四光信号；以及输出第四光信号。
根据本公开的一个实施例，第一光回路和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅均具有32个通道，第一光回路和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道间隔约为200GHz，并且预定间隔约为100GHz。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：利用半导体光放大器作为光源。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：通过增加施加在半导体光放大器上的偏置电流来提高初始光信号的增益。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：将偏置电流配置为100mA。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：将第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的3dB带宽配置为大于0.8nm。
通过下文的描述将会理解，依据本公开的光信号产生器和光信号产生方法能够适用并且支持所有的调制技术和多代的多业务的PON的共存，并且还支持“按增长支付成本”(pay as you grow)的网络架构。相应的益处将在下文详细描述。
附图说明
通过以下参考下列附图所给出的本公开的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本公开，并且本公开的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：
图1示出了根据本公开的一个实施例的光信号产生器10的示意图；
图2示出了根据本公开的一个实施例的光网络架构20的示意图；
图3示出了根据本公开的另一个实施例的光信号产生器30的示意图；
图4示出了根据本公开的一个实施例的产生光信号的方法400流程图；
图5示出了根据本公开的一个实施例的具有200GHz间隔的阵列波导光栅的频谱响应示意图；
图6示出了根据本公开的一个实施例的在半导体光放大器的不同偏置电流下的密集型WDM(DWDM)通道的输出频谱示意图；
图7示出了根据本公开的一个实施例的在阵列波导光栅的不同的3dB带宽下的DWDM通道的输出频谱示意图；
图8示出了根据本公开的一个实施例的64个DWDM波长通道的产生示意图；
图9a示出了根据本公开的一个实施例的在20km的单纵模光纤传输之后的2.5Gb/sOOK的接收眼图；
图9b示出了根据本公开的又一个实施例的在20km的单纵模光纤传输之后的10Gb/s OOK的接收眼图；
图10示出了根据本公开的另一个实施例的在20km的单纵模光纤传输之后的16QAMOFDM信号的接收频谱；以及
图11示出了根据本公开的一个实施例的在20km的单纵模光纤传输之后的恢复的16QAM OFDM信号的星座图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例实施方式。虽然附图中显示了本公开的某些示例实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如上所述，需要一种光信号产生器来产生一系列的光源并且为不同的调制技术进行解复用，由此形成的共存网络能够支持传统的TDM PON(例如GPON、EPON、XGPON)以及下一代的光接入网络(例如，NG-PON、移动前传)。发明人注意到现有的方案具有很多的缺点。
一种现有的方案是采用WDM堆叠。在下行中，不同的PON业务服务混合在一起并且在相同的光分配网络(ODN)上传输。通过共存元件来确保共存，该共存元件复用/解复用与每一代技术相关联的各种波长。由于组合的多代的PON或服务需要不同的调制技术(例如，二进制启闭键控格式(OOK)、正交振幅调制(QAM)以及OFDM)，因此需要采用种子光的外部调制。这就需要为每种PON服务配置高质量的服务和大量的光源。
此外，提供光源的最佳方式为使用多波长的激光器阵列，诸如分布式反馈(DFB)激光器和法布里-珀罗(FP-LD)激光器阵列。对于共存***，这是一种候选方案，以提供单个的相干光作为光线路终端(OLT)的光源。然而，制造高性能的多波长激光器阵列并不容易。首先，均匀地间隔的不同的激光器必须在晶片侧被一侧侧地限定。这经常通过电子束平印术、多量子阱(MQW)选择性区域成长和脊宽变化来完成。并且，所有这些技术都难以实现均匀的波长间隔，并且可能产生多边模式。其次，在耦合至单模光纤(SMF)以在PON中传输之前，来自不同的激光器元件的发射应当被收集至单个波导。然而，取得高的耦合效率是非常难的，从而这将通常以低的输出功率而告终。最后，需要克服波长精确性和波长漂移问题，这是因为DFB激光器的波长对于芯片温度非常敏感。
另一方面，共存的网络***被设计为“pay as you grow”，以允许运营商设置不同的技术，并且因此整个WDM网络通常需要最少64个波长。这显然将增加激光器阵列制造的难度和研发的成本。
因此，所有这些情况表明传统的解决方案需要高质量的服务和大量的光源、耦合效率较低、对温度敏感并且制造和研发成本较高。为了至少部分地解决上述以及其他潜在问题，本公开的实施例提出了新的光信号产生设备和方法。
图1示出了根据本公开的一个实施例的光信号产生器10的示意图。如图1所示，光信号产生器10包括至少一个光回路，为清楚起见，在图1中仅示出一个光回路105。其余未示出的光回路的运行原理与该光回路的运行原理类似。
该光回路105包括光源110、第一阵列波导光栅120、第二阵列波导光栅130以及第一光耦合器140。光源110用于产生初始光信号。在本公开的一个实施例中，光源110可以是一种自带增益的、宽带辐射光源，例如半导体光放大器(SOA)。由此，光源110发射的初始光信号具有宽带放大器自发辐射(ASE)频谱。在使用SOA作为光源110的情况下，可以基于通过增加施加在SOA上的偏置电流来提高初始光信号的增益，以克服光回路105中的损耗。在本公开的一个实施例中，偏置电流约为100mA。当然，应当理解，上述实现仅仅是示例性的，任何其他适当类型的光源和/或偏置电流值均可被采用。
第一阵列波导光栅120将初始光信号解复用成多个子光信号。在此，初始光信号在频谱上被第一阵列波导光栅120切分成多个子光信号。每个子光信号的间隔相应于第一阵列波导光栅120的通道间隔。随后，第二阵列波导光栅130将多个子光信号复用成第一光信号。在本公开的一个实施例中，第一阵列波导光栅120和第二阵列波导光栅130的通道的3dB带宽大于0.8nm。进一步地，第一光耦合器140将第一光信号分路成第二光信号和第三光信号，将第二光信号从至少一个光回路输出，以及将第三光信号反馈至光源110。
在此，光回路105形成了一个外置的激光谐振腔，在稳定状态之后，将产生稳定的相干的多波长的激光，以作为后续使用的多个波长的光信号。在此，稳定状态指的是光源自带的增益与光回路中的各个元件的损耗达到一个稳定状态。
此外，在光信号产生器10包括多个光回路的情况下，每个光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的中央波长相对于其他的光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的中央波长以预定间隔相互错开。
例如，考虑光信号产生器10中所包括两个光回路，称为第一光回路和第二光回路。第一光回路中的第一阵列波导光栅120和第二阵列波导光栅130的通道的中央波长和第二光回路中的第一阵列波导光栅120和第二阵列波导光栅130的通道的中央波长以预定间隔相互错开。
图2示出了根据本公开的一个实施例的光网络架构20的示意图。如图2所示，光网络架构20包括至少一个光线路终端(OLT)210、波长切换路由器240、远程节点245和多个光网络单元(ONU)255、260和265。
在此仅示例性地示出了上述各个部件的连接关系和数量，本领域的技术应当理解，上述数量仅仅是示例性的而非限制性的。例如，虽然在图2中仅仅示出了3个ONU，但是可以根据实际需求配置任意数量的ONU。
在图2中示的OLT 210中包括依据本公开的光信号产生器215，其例如是参照图1所描述的光信号产生器10。此外，OLT 210还包括解复用器220、至少一个调制器225、复用器230。
该光信号产生器215将产生多波长的光信号。该多波长的光信号经由解复用器220被解复用至多个目标光信号。在本公开的一个实施例中，该解复用器220例如可以是阵列波导光栅，该阵列波导光栅的通道的数量与目标光信号的数量一致。
随后，这些目标光信号被提供给至少一个调制器225中。这些调制器225的类型可以相同，也可以互不相同。例如调制器225可以是I/Q调制器、强度调制器或模拟调制器。并且不同的调制器225也可以用于调制不同的类型的数据，例如OFDM、OOK等。这些调制器用于将数据调制到多个目标光信号以产生多个下行光信号。接着，复用器230将多个下行光信号复用成第一下行光信号以便向ONU发送。
在本公开的一个实施例中，OLT 210还可以包括距离延伸器235用于提高第一下行光信号的增益，从而增加第一下行光信号的传输距离。在本公开的一个实施例中，距离延伸器235可以包括光纤放大器(EDFA)、SOA、波形成形器中的至少一项。
作为OLT 210输出的第一下行光信号将例如经由波长切换路由器240被输送至不同的远程节点245。随后，通过远程节点245中的分光器250被进一步地输送至多个ONU 255、260和265。这些ONU可以基于相同的技术，也可以基于不同的技术。例如ONU 255是GPONONU，ONU 260是XGPON ONU，而ONU 265是NG-PON ONU。因此，依据本公开的光信号产生器可以应用于不同的技术类型的调制方式、数据类型、PON业务以及ONU，从而可以在多代技术共存的环境下使用。
图3示出了根据本公开的另一个实施例的光信号产生器30的示意图。图3中示出的光信号产生器30可以用作图2中的OLT 210中的光信号产生器，以产生多波长的光信号。图3中的示出的光信号产生器30具有第一光回路105、第二光回路305和第二光耦合器310。
在此实现中，第一光回路105包括光源110、第一阵列波导光栅120、第二阵列波导光栅130以及第一光耦合器140。第二光回路305包括光源110、第一阵列波导光栅120、第二阵列波导光栅130以及第一光耦合器140。
在该实施例中，示例性地在第一光回路105和第二光回路305中使用具有32个通道的第一阵列波导光栅120以及第二阵列波导光栅130。并且，第一阵列波导光栅120以及第二阵列波导光栅130的通道间隔均约为200GHz。此外，第一光回路105中的第一阵列波导光栅120和第二阵列波导光栅130的通道的中央波长和第二光回路305中的第一阵列波导光栅120和第二阵列波导光栅130的通道的中央波长以约100GH的预定间隔相互错开。
如前所述，在第一光回路105和第二光回路305中的两个光源110可以是一种自带增益的、宽带辐射光源，例如SOA。由此，光源110发射的初始光信号具有宽带放大器自发辐射(ASE)频谱。
如图3所示，对于第一光回路105，第一阵列波导光栅120将初始光信号解复用成32个子光信号(Ch1,Ch3…Ch63)。随后，第二阵列波导光栅130将32个子光信号(Ch1,Ch3…Ch63)复用成多波长的第一光信号。在此，第一光信号具有32个波长(在图中以具有不同线条的框图示出了这些波长)。第一光耦合器140将第一光信号分路成第二光信号和第三光信号，将第二光信号从第一光回路105输出，以及将第三光信号反馈至光源110。如前所述，第一光回路105形成了一个激光谐振腔，在稳定状态之后，将产生稳定的相干的激光，以作为后续使用的多个波长的光信号。
类似地，对于第二光回路305，第一阵列波导光栅120将初始光信号解复用成32个子光信号(Ch2,Ch4…Ch64)。随后，第二阵列波导光栅130将32个子光信号(Ch2,Ch4…Ch64)复用成多波长的第一光信号。在此，第二光回路305中的第一光信号也具有32个波长(在图中以具有不同线条的框图示出了这些波长)。第一光耦合器140将第一光信号分路成第二光信号和第三光信号，将第二光信号从第二光回路305输出，以及将第三光信号反馈至光源110。类似地，第二光回路305形成了一个激光谐振腔，在稳定状态之后，将产生稳定的相干的激光，以作为后续使用的多个波长的光信号。
第二光耦合器310将来自第一光回路105的第二光信号和来自第二光回路305的第二光信号合并成第四光信号，以便从光信号产生器30输出。如图所示，光信号产生器30最终输出的光信号具有64个波长(在图中以具有不同线条的框图示出了这些波长)，并且各个波长以100GHz相互间隔。
在该实施例中，以100GHz来错开在第一光回路105和第二光回路305的阵列波导光栅的通道的中央波长，并且通过第二光耦合器310将两个光回路的输出组合在一起。这使得所有的波长的数量的总和翻倍并且其完全满足密集型WDM(DWDM)国际电信联盟(ITU)的标准。
本领域的技术人员应当理解，虽然在图3的实施例中示出了两个光回路的实施方式，但是上述描述仅仅是示例性的而非限制性的。依据本公开的光信号产生器可以包括任意数量的光回路，并且可以将在此描述的两个光回路的工作原理扩展至任意的期望数量的光回路。例如在图3的实施例中产生了64个波长的光信号，而通过设置需要数量的光回路，可以将光信号产生器的输出的光信号的波长的数量扩展。类似地，上文描述的所有数值都仅仅是示例性的，无意以任何方式限制本公开的范围。
图4示出了根据本公开的一个实施例的产生光信号的方法400流程图。下文将结合图1来描述图4的方法，在至少一个光回路105处实施图4中的方法。
在410，利用第一阵列波导光栅120将光源110产生的初始光信号解复用成多个子光信号。在420，利用第二阵列波导光栅130将多个子光信号复用成第一光信号。在430，利用第一光耦合器140将第一光信号分路成第二光信号和第三光信号。在440，将第三光信号反馈至光源110。在450，输出第二光信号。
尽管图4仅仅示出了方法400的若干步骤，但是应当理解，方法400还可以包含若干未示出的可选步骤。例如，在某些实施例中，至少一个光回路包括第一光回路和第二光回路，其中第一光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的中央波长和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的中央波长以预定间隔相互错开。
在某些实施例中，该方法还包括将第一光回路输出的第二光信号和第二光回路输出的第二光信号合并成第四光信号；以及输出第四光信号。在某些实施例中，第一光回路和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅均具有32个通道，第一光回路和第二光回路中的第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道间隔约为200GHz，并且预定间隔约为100GHz。
在某些实施例中，该方法还包括：利用半导体光放大器作为光源。在某些实施例中，该方法还包括：通过增加施加在半导体光放大器上的偏置电流来提高初始光信号的增益。在某些实施例中，该方法还包括：将偏置电流配置为100mA。在某些实施例中，该方法还包括：将第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅的通道的3dB带宽配置为大于0.8nm。
下文将结合附图来验证依据本公开的光信号产生器的各种优点和各种部件所带来的益处。为此，实施了详细的实验方法来仿真多个PON业务。如下文将详细地，作为多波长光源的由光信号产生器产生的光信号能够胜任在超过20km的单纵模(SMF)光纤的传输上的无误码率的10Gb/s OOK、10Gb/s 16QAM以及10Gb/s OFDM调制。这表明所提出的光源能够支持从传统的TDM/TWDM/WDM PON至高级的OFDM PON和移动前程服务的所有PON服务。
在本公开的某些实施例中，在光信号产生器中使用具有200GHz的通道间隔的阵列波导光栅(例如图3中的第一阵列波导光栅330和340、第二阵列波导光栅350和360)。使用这种阵列波导光栅的原因在于能够显著地增加每个波长通道的3dB的带宽，从而允许更多地光穿过阵列波导光栅的通道。因此，在前述的外部的激光谐振腔内，总增益超出了总损失，从而增加了激光的强度。
与之相反，如果使用传统的100GHz通道间隔的阵列波导光栅，则不会产生激光，并且仅获得在频谱上切片的非相干的ASE噪声。原因在于：这种光源对于电信通信过宽，并且仅仅能够用于发送低功率的信号。
图5示出了根据本公开的一个实施例的具有200GHz间隔的阵列波导光栅的频谱响应示意图。如图5所示，通道间隔是200GHz(或≈1.6nm)，每个通道的3dB带宽是1nm并且通道压缩比是20dB。进一步地，这种阵列波导光栅是容易制造的。相比于高斯形或三角形的通道响应，平顶的阵列波导光栅的通道响应更好，这是因为更容易地产生激光。下文将对该问题进行详述。
图6示出了根据本公开的一个实施例的在半导体光放大器的不同偏置电流下的密集型WDM(DWDM)通道的输出频谱示意图。在图6中以不同的线条显示了在不同的偏置电流下的输出频谱。在此，示例性地选用一个ITU DWDM通道(Ch.20，1561.42nm)作为该DWDM通道。如图6所示，在低的SOA偏置电流下(20mA)，输出频谱是具有与阵列波导光栅的通道相同形状的分片的ASE噪声。然而，随着SOA偏置电流的增加，由于在外部的激光谐振腔内的总的增益增加，激光上升。当SOA在100mA处偏置时，获得在-5dBm左右的最大输出功率，并且相应的SNR为65dB。
图7示出了根据本公开的一个实施例的在阵列波导光栅的不同的3dB带宽下的DWDM通道的输出频谱示意图。类似地，示例性地选用一个ITU DWDM通道(Ch.20，1561.42nm)作为该DWDM通道。此外，在图7的示例中，SOA的偏置电流为100mA。在此，以不同的线条显示了在阵列波导光栅的不同的3dB带宽下的输出频谱。
如图7所示，当阵列波导光栅的3dB带宽大于0.8nm时，产生激光，并且峰值功率仍保持稳定，而无论随后的通道的3dB的带宽是多少。如图7所示，因为由于多纵模之间的交互引起的交叉增益，中央波长在较大的通道的3dB带宽时发生红移。频谱红移表示长波长模式(long-wavelength mode)经历较高的光增益。因此，相比于高斯形的阵列波导光栅，使用平顶的阵列波导光栅更好。这是因为：如果使用高斯形的阵列波导光栅，红移会受到由高斯形的阵列波导光栅的长波长的下降边缘引起的大的频率响应衰减的影响。平顶的阵列波导光栅恰可以避免上述问题。
图8示出了根据本公开的一个实施例的64个DWDM波长通道的产生示意图。在图8中，使用了两组1:32的阵列波导光栅，其具有200GHz的通道间隔以及1nm的3dB通道带宽来产生总共64个相干的光源。这例如可以通过图3中示出的光信号产生器30来实现。例如通过光信号产生器30的第一光回路产生32个波长(在图8中以实线示出)，而通过光信号产生器30的第二光回路产生其余32个波长(在图8中以虚线示出)。
由此获得了总共64个波长。所有的这些波长通道具有-5dBm的中等的功率和高于65dB的超高的SNR。因为在本公开中使用阵列波导光栅(例如第一阵列波导光栅120、330和340)确定波长间隔并且由于阵列波导光栅对于温度不敏感，所以能够相比于现有技术中的多波长激光器阵列来显著地改善波长精确性和波长漂移问题。
进一步地，如图8所示，所产生的多波长的光信号的整个波长范围从1525nm至1575nm，这完全覆盖了C带宽。此外，如前所述，波长通道的总的数量还能够通过采用更高比率的阵列波导光栅来改善，并且这将满足所有的现有的PON服务和NG-PON服务的下行波长标准。
下文将进一步地通过附图来阐述依据本公开的光信号产生器(例如光信号产生器10和30)的信号调制性能。在此，选择光信号产生器所产生的光信号/光源中的一个并且使用调制器(例如图2中的调制器230)来在其上调制OOK数据信号和OFDM数据信号，以仿真传统的TDM PON和NG-PON业务。图9a示出了根据本公开的一个实施例的在20km的单纵模光纤传输之后的2.5Gb/s OOK的接收眼图。图9b示出了根据本公开的又一个实施例的在20km的单纵模光纤传输之后的10Gb/s OOK的接收眼图。
如图9a和图9b所示，在接收器的最佳敏感度为-28dBm的情况下，两张眼图都保持展开并且睁开，并且所测量的误码率小于10-9。这个传输性能能够与DFB+电吸收调制器(EAM)的配置相比，并且还不需要温度控制机制。由此能够进一步地节约成本。
进一步地，通过调制2.5GHz 16QAM OFDM信号还测量了OFDM传输性能。图10示出了根据本公开的另一个实施例的在20km的单纵模光纤传输之后的16QAM OFDM信号的接收频谱。图11示出了根据本公开的一个实施例的在20km的单纵模光纤传输之后的恢复的16QAMOFDM信号的星座图。如图10所示，恢复出的频谱是极其清楚的而不受到噪声的干扰，并且图11中的信号星座图也是清楚的。在接收器的最佳敏感度为-20dBm的情况下，在OFDM信号的平均误差向量幅度低于12.5％。
因此，上述实验结果表明所提出的光信号产生器能够提供大量的高质量的光源，其能够用于多业务的PON***的共存情形下的所有业务的调制。
本公开提出了一种光信号产生器、光线路终端以及产生光信号的方法。所提出的方案至少具有下述优点：1)能够适用所有的调制技术和多代的多业务的PON的共存；2)支持“pay as you grow”的网络架构；3)能够提供多个相干的光源。进一步地，与传统的方案相比，本方案的优点至少在于：1)容易制造并且容易集中化控制/管理；2)低成本和低功率消耗：在本方案中仅有SOA是主动的部件，AWG和光耦合器是被动的部件；3)实现了精确的波长间隔；4)对温度不敏感并且没有波长漂移问题；5)取得了超高的SNR。
由于未来的PON演进需要继承现有的PON ODN架构。这将引起在相同的ODN网络中的具有不同的调制技术的多服务的PON的共存。高性能的多波长光源将变得非常重要，本公开至少解决了上述问题。
在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本申请的功能。如果用软件来实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括有助于计算机程序从一个地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可以是通用或专用计算机可访问的任意可用介质。这种计算机可读介质可以包括，例如但不限于，RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可用于以通用或专用计算机或者通用或专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其它介质。并且，任意连接也可以被称为是计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。
可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器也可以是任何普通的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。
本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般性描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和施加在整个***上的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
本公开的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本公开。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本公开并不限于本文的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。

Claims (18)

1.一种光信号产生器，包括：
至少一个光回路，包括：
光源，用于产生初始光信号；
第一阵列波导光栅，用于将所述初始光信号解复用成多个子光信号；
第二阵列波导光栅，用于将所述多个子光信号复用成第一光信号；以及
第一光耦合器，用于将所述第一光信号分路成第二光信号和第三光信号，将所述第二光信号从所述至少一个光回路输出，以及将所述第三光信号反馈至所述光源。
2.根据权利要求1所述的光信号产生器，其中所述至少一个光回路包括第一光回路和第二光回路，所述第一光回路中的所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅的通道的中央波长和所述第二光回路中的所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅的通道的中央波长以预定间隔相互错开。
3.根据权利要求2所述的光信号产生器，还包括：
第二光耦合器，用于将所述第一光回路输出的所述第二光信号和所述第二光回路输出的所述第二光信号合并成第四光信号以便从所述光信号产生器输出。
4.根据权利要求3所述的光信号产生器，其中所述第一光回路和所述第二光回路中的所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅均具有32个通道，所述第一光回路和所述第二光回路中的所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅的通道间隔为200GHz，并且所述预定间隔为100GHz。
5.根据权利要求1所述的光信号产生器，其中所述光源包括半导体光放大器。
6.根据权利要求5所述的光信号产生器，其中所述半导体光放大器基于通过增加施加在所述半导体光放大器上的偏置电流来提高所述初始光信号的增益。
7.根据权利要求6所述的光信号产生器，其中所述偏置电流为100mA。
8.根据权利要求1所述的光信号产生器，其中所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅的通道的3dB带宽大于0.8nm。
9.一种光线路终端，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的光信号产生器；
解复用器，用于将所述光信号产生器输出的光信号解复用成多个目标光信号；
多个调制器，用于将数据调制到所述多个目标光信号以产生多个下行光信号；以及
复用器，用于将所述多个下行光信号复用成第一下行光信号以便向光网络单元发送。
10.根据权利要求9所述的光线路终端，还包括：
距离延伸器，用于提高所述第一下行光信号的增益。
11.一种产生光信号的方法，包括：
在至少一个光回路处：
利用第一阵列波导光栅将光源产生的初始光信号解复用成多个子光信号；
利用第二阵列波导光栅将所述多个子光信号复用成第一光信号；
利用第一光耦合器将所述第一光信号分路成第二光信号和第三光信号；
将所述第三光信号反馈至所述光源；以及
输出所述第二光信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一个光回路包括第一光回路和第二光回路，其中所述第一光回路中的所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅的通道的中央波长和所述第二光回路中的所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅的通道的中央波长以预定间隔相互错开。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法还包括：
将所述第一光回路输出的所述第二光信号和所述第二光回路输出的所述第二光信号合并成第四光信号；以及
输出所述第四光信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一光回路和所述第二光回路中的所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅均具有32个通道，所述第一光回路和所述第二光回路中的所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅的通道间隔为200GHz，并且所述预定间隔为100GHz。
15.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：
利用半导体光放大器作为所述光源。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括：
通过增加施加在所述半导体光放大器上的偏置电流来提高所述初始光信号的增益。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括：
将所述偏置电流配置为100mA。
18.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：
将所述第一阵列波导光栅和所述第二阵列波导光栅的通道的3dB带宽配置为大于0.8nm。
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