TWI452852B - Optical transceivers and wavelength division multiplexing passive optical network system - Google Patents

Description

光收發裝置和波分複用無源光網路系統

本發明有關通訊技術領域，更具體地說，有關一種光收發裝置和基於該光收發裝置的波分複用無源光網路(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network，WDM-PON)系統。

隨著大帶寬光纖通訊技術的日益成熟，以及其應用成本的逐年下降，從而使得光纖接入網逐漸成為下一代寬帶接入網的有力競爭者。在光纖接入網中，無源光網路(PON)的競爭力尤為強大。一般地，無源光網路系統的具體結構可以參考圖1，其包括位於局端的OLT(Optical Line Terminal，光線路終端)，用於分支/耦合或者複用/解複用的ODN(Optical Distribution Network，光分配網)以及多個位於用戶端的ONU(Optical Network Unit，光網路單元)。根據PON實現的不同，PON可以分成不同的類型，其中，採用WDM技術的WDM-PON系統，由於其更大的帶寬容量、類似點對點通信的資訊安全性等優點而備受關注。但是相比於EPON、GPON等採用TDM(Time Division Multiplexing,TDM)技術光纖接入網，WDM-PON成本很高，其中，光源的成本過高是造成WDM-PON系統整體成本過高的重要因素。

WDM-PON在用戶端採用AWG(Arrayed Waveguide Grating，陣列波導光柵)或WGR(Waveguide Grating Router，波導光柵路由器)，每個用戶端ONU所連接的AWG或WGR埠上的波長都是不相同的，因此不同的ONU需要採用不同波長的光收發模組，即在光通信領域所稱的有色光模組。ONU採用有色光模組會導致ONU無法通用；同時，也會給運營商的業務發放帶了很大的困難並帶來倉儲問題。為了解決ONU的有色問題，業界提出了WDM-PON無色光源的概念，即ONU收發模組是與波長無關的，其發射波長可以自動適應所連接的AWG或WGR的埠波長，實現在任何一個AWG或WGR埠上都可以即插即可。

為了實現WDM-PON的ONU收發模組無色化，業界提出了多種解決方案，其中包括自種子光纖雷射器。請參閱圖2，其為一種採用自種子雷射器的WDM-PON系統的示意圖。在上述WDM-PON系統中，用戶端ONU的自注入鎖定雷射器發出的多縱模光信號在遠端節點(Remote Node,RN)的AWG被過濾之後，只有對應波長的光信號可以透過上述RN-AWG並進入設置在主幹光纖的部分反射鏡(Partial Reflection Mirror，PRM)，由於上述部分反射鏡的作用，有一部分光被反射回來並重新注入回上述自注入鎖定雷射器，上述自注入鎖定雷射器的增益腔會對反射回來的光再次放大然後又發射出去，如此往返多次振盪。上述自注入鎖定雷射器和部分反射鏡便構成一個外腔自種子雷射器，二者之間形成一個鐳射諧振腔並輸出穩定的光信號。上述ONU的上行資料調製到上述光信號之後可進一步通過上述主幹光纖並經過局端(Central Office,CO)的AWG解複用，輸出到OLT對應的接收機(Rx)。同理，上述OLT發出的下行光信號通過上述RN-AWG解複用之後，便可輸出到對應ONU的接收機。

上述方案雖然可以實現收發模組無色化，但上述AWG需要同時承擔發射端的腔內濾波和接收端的解複用的功能。在發射端，上述AWG的每一個通道作為自種子雷射器的腔內濾波器，其要求AWG通道的濾波曲線能夠具有較窄的帶寬且在通道的中心波長處具有最大的透射率。而在接收端，上述AWG起解複用功能，其要求AWG通道具有較寬的帶寬且通道內透射曲線比較平坦。這兩個相互矛盾的需求，使得上述基於自種子雷射器的光收發模組和WDM-PON系統性能都非常有限，無法滿足實際應用需求。

本發明實施例提供光收發裝置和基於該光收發裝置的WDM-PON系統，以解決現有技術的WDM-PON系統存在的性能較低的問題。

一種光收發裝置，包括：增益介質、光電轉換器、至少一個陣列波導光柵AWG和部分反射鏡，其中，上述至少一個AWG包括兩個公共埠和多個分支埠，上述兩個公共埠其中一個作為信號發送埠，另一個作為信號接收埠，上述信號發送埠的帶寬小於上述信號接收埠；上述增益介質和上述光電轉換器連接至上述AWG的分支埠，上述AWG和上述部分反射鏡用於將上述增益介質提供的光信號進行波長自注入鎖定，並通過上述信號發送埠發送；且上述AWG還用於將上述信號接收埠接收到的光信號解複用到對應的分支埠。

一種波分複用無源光網路系統，包括局端光收發裝置和用戶端光收發裝置，其中，上述局端光收發裝置和上述用戶端光收發裝置分別包括如上所述的光收發裝置。

一種波分複用無源光網路系統，包括位於局端的光線路終端和位於用戶端的多個光網路單元，上述光線路終端通過光纖連接到上述多個光網路單元；上述光線路終端包括多個局端光收發裝置，其中上述多個局端光收發裝置共用同一局端波導陣列光柵AWG，上述局端AWG包括兩個公共埠和多個分支埠，每個局端光收發裝置分別對應連接到上述局端AWG的其中一個分支埠，上述局端AWG的其中一個公共埠作為局端信號發送埠，另一個作為局端信號接收埠，且上述局端信號發送埠的帶寬小於上述局端信號接收埠。

通過上述技術方案可以得出，本發明實施例提供的光收發裝置的AWG具有兩個公共埠，即，信號發送埠和信號接收埠，且其中上述信號發送埠的帶寬小於上述信號接收埠，由此使得AWG在發送和接收光信號時可以分別使用不同的公共埠；由於信號發送埠的帶寬比較窄，可以使得其透射峰值與AWG通道的中心波長一致，從而可以有效地提升發射信號的性能，而信號接收埠所對應的通道帶寬較寬，其可以保證解複用後接收信號的質量較好。因此，相較于現有技術，本發明實施例提供的光收發裝置和WDM-PON系統的性能得到提升。

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如上所述，圖2所示的WDM-PON系統中，AWG同時承擔著構成發射端的腔內濾波器和接收端的解複用器的功能。由於這兩個功能相互矛盾的帶寬需求，為了同時適用於光信號發送和接收，業界通常將上述AWG的公共埠的帶寬折中選擇，從而造成了目前基於自種子雷射器的光收發裝置和WDM-PON系統的性能較低。

為了解決現有技術WDM-PON系統存在的性能較低的問題，本發明實施例首先提供了一種光收發裝置，上述光收發裝置可以是自注入光收發裝置，且其可以包括發射機和接收機。

請參閱圖3，上述光收發裝置的發射機包括增益介質11、AWG 2和部分反射鏡12。AWG 2包括與增益介質11連接的分支埠22，以及與部分反射鏡12連接的信號發送埠13，其中上述分支埠22的波長通道與上述發射機的工作波長相對應，上述信號發送埠13用於將上述增益介質11提供的光信號發送到主幹光纖4。上述光收發裝置的接收機包括光電轉換器21和AWG 2。AWG 2通過上述分支埠22與 光電轉換器21連接；並且，AWG 2還可以設有信號接收埠23，其用於接收來自主幹光纖4的光信號。

在上述實施例中，上述發射機和接收機可以共用上述AWG 2，比如，上述AWG 2可以一方面作為上述發射機的濾波器，用於將上述發射機發射的光信號的波長限制在上述光收發裝置的工作波長；另一方面作為上述接收機的解複用器，用於對從主幹光纖4接收到的光信號解複用到對應的分支埠22以被上述光電轉換器21所接收。

在實施例中，上述光收發裝置還可以包括環行器1，AWG 2的信號發送埠13和信號接收埠23可以通過環行器1連接到上述主幹光纖4。並且，上述部分反射鏡12可以設置在上述信號發送埠13和上述環行器1之間。上述環行器1可以將來自信號發送埠13的光信號提供到主幹光纖4，並將來自主幹光纖4的光信號提供到信號接收埠23。在其他替代實施例中，環形器還可以由波分複用器來代替。

並且，上述信號發送埠13的帶寬小於上述信號接收埠23的帶寬，比如，上述信號發送埠13可以具有較窄的3dB帶寬，以便提高上述光收發裝置的發射機的濾波功能，且上述信號接收埠23可以具有較寬的3dB帶寬，以便提高上述光收發裝置的接收機的解複用功能。

具體而言，以設置在WDM-PON系統局端的作為OLT的光收發裝置為例，上述光收發裝置可以通過與之連接的主幹光纖4向用戶端ONU發送下行光信號，並接收來自用戶端ONU的上行光信號。本發明實施例中，光收發裝置的AWG 2配備有信號發送埠13和信號接收埠23兩種公共埠；其中，信號發送埠13用於發送下行光信號，信號接收埠23用於接收上行光信號。由於信號發送埠13與AWG 2相應的分支埠構成了自注入雷射器的腔內濾波器，為了保證局端的光收發裝置所發射的下行光信號的頻譜展寬較小，以保證信號的質量，本發明實施例可以將信號發送埠13設計為具有較窄的3dB帶寬，並且在通道的中心波長處具有最大的透射率。具體地，上述信號發送埠13可以為具有較窄的3dB帶寬的高斯型埠。

對於用於接收上行光信號的信號接收埠23，本發明實施例可以將其3dB帶寬設計為較寬，即，在通帶內的波長在很寬的範圍內透射率變化較小，以使光收發裝置在接收上行光信號時有較好的接收效果。具體地，上述信號接收埠23可以為具有較寬的3dB帶寬的平坦型埠。應當理解，上述“較寬的3dB帶寬”和“較窄3dB帶寬”是相對而言的，其具體的帶寬可以根據上述AWG 2的波長通道數量而定，為了保證上述光收發裝置的性能，在本發明實施例中，上述信號發送埠13的3dB帶寬至少應當小於上述信號接收埠23的3dB帶寬。

為更好地理解本發明實施例，以下簡單介紹上述光收發裝置的工作過程。

具體的，在本發明實施例中，發射機可以包括增益介質11、AWG 2和部分反射鏡12；AWG 2設有與增益介質11連接的分支埠22；AWG 2設有與部分反射鏡12連接的信號 發送埠13。信號發送埠13還連接有環形器1或波分複用器，環形器1或波分複用器與主幹光纖4連接。這樣，當光收發裝置發送下行光信號時，激發增益介質11，增益介質11在受到激發後首先發出ASE(Amplified Spontaneous Emission，寬譜放大自發輻射光)光信號，該光信號經過AWG 2的通道後，由於對應的波長通道以外的光信號被過濾或損耗掉了，所以只有AWG 2的分支埠22以及信號發送埠13決定的通帶範圍內的光信號可以通過。接著，所以光信號通過信號發送埠13傳送到部分反射鏡12，其中一部分光信號被部分反射鏡12反射回來並注入到增益介質11中再次放大，如此往返多次。由此，光信號在增益介質11和部分反射鏡12之間的多次往返形成諧振放大，最終使得發射機所產生的光信號工作在信號發送埠13與分支埠22所決定的透射峰值波長，從而形成可以從信號發送埠13發送的下行光信號。接著，下行光信號從信號發送埠13發送後，經由環形器1或波分複用器發送至主幹光纖4，並由上述主幹光纖4傳輸到用戶端對應的ONU。

在本發明實施例中，信號發送埠13在發射機中起到構成腔內濾波器的作用，所以可以對其單獨進行帶寬設計優化，將其帶寬設計得比較窄，且透射峰值與相應的AWG通道的中心波長一致，從而可以有效地提升發射信號的性能。

接著，在本發明實施例中，接收機可以包括光電轉換器21和AWG 2；AWG 2設有與光電轉換器21連接的分支埠22；AWG 2設有信號接收埠23。信號接收埠23與環形器1 或波分複用器連接，環形器1或波分複用器與主幹光纖4連接。這樣，上行光信號自主幹光纖4傳輸至環形器1或波分複用器後進一步傳導至信號接收埠23。AWG 2將上述光信號解複用到上述接收機對應連接的分支埠22，再經過AWG 2的分支埠22傳輸至接收機中的光電轉換器21。具體的，在本發明實施例中，光電轉換器21可以是光電二極體。

比如，當光收發裝置接收上行光信號時，由主幹光纖4傳輸至的上行光信號可以經過環行器1進入3dB帶寬較寬的平坦型的信號接收埠23，並由上述AWG 2解複用到相應的分支埠22，然後，再通過波分複用器提供給到光電轉換器21。由於在本發明實施例中，信號接收埠23是獨立於信號發送埠12單獨設置的，所以信號接收埠23所對應的通道帶寬可以設計得較寬，其透射曲線為平坦型，因此，解複用後接收信號的質量較好。

在本發明實施例中，通過將光收發裝置中AWG的公共埠設為兩種，即，具有較窄的3dB帶寬的信號發送埠和較寬的3dB帶寬的信號接收埠，從而使得AWG在發送和接收光信號時，可以分別使用不同的公共埠。通過將信號發送埠的3dB帶寬設計為帶寬較窄，並將信號接收埠的3dB帶寬設計為較寬，保證了光收發裝置的接收和發送光信號的質量。在本發明實施例通過對光收發裝置的信號接收埠和信號發送埠分別進行帶寬優化設計，顯著提高了光收發裝置的性能。

優選的，在本發明實施例中，接收機中的增益介質具體可以包括IL FP-LD(injection-locked Fabry-Perot laser diode，注入鎖定法布裏-珀羅雷射器)或RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier，反射式半導體光放大器)。

在本發明實施例中，部分反射鏡還可以為法拉第旋轉部分反射鏡。具體地，可以通過部分反射鏡前面增加了一個單程45°的法拉第旋轉筒，從而構成了一個法拉第旋轉部分反射鏡(FRM，Faraday Rotator Mirror)。這樣，發射機發出的寬譜自發輻射譜光信號經過法拉第旋轉鏡反射後，其偏振方向會旋轉90°。這樣，鐳射收發器發出來的TE模式光信號經過FRM反射回去就成為了TM模式光信號，發出的TM模式光信號經過FRM反射回去就變成了TE模式光信號。從而可以減弱自注入鐳射收發器中的偏振增益相關性，這樣，也就提高了本發明實施例中自注入光纖鐳射收發器的抗隨機偏振干擾的能力。

本發明實施例提供的光收發裝置還可以應用在WDM-PON系統的用戶端ONU，其具體結構與作為局端的光收發裝置類似，區別僅在於，在作為用戶端ONU的光收發裝置時，接收機是用來接收下行光信號，發射機用來發送上行光信號。另外，局端光收發裝置的增益介質對下行波段具有增益放大功能，用戶端光收發裝置的增益介質對於上行波段具有增益放大功能。AWG具有對上行波段和下行波段複用及解複用的功能。另外，在具體實現上，當上述光收發裝置應用在用戶端ONU時，AWG和部分反射鏡還可以設置在遠端節點(Remote Node,RN)，從而使得多個用戶側的光收發裝置可以共用同一個AWG和部分反射鏡。

在圖3所示的實施例中，為了實現信號發送埠13的3dB帶寬小於信號接收埠23的3dB帶寬，具體地，可以把AWG 2信號發送端的波導設計成反錐形結構，即，靠近羅蘭圓的位置波導寬度較窄，而輸出端的波導寬度較寬，從而使得信號發送埠具有較窄的3dB帶寬。此外，圖3所示的實施例還可以通過其他多種方式實現信號發送埠13的帶寬小於信號接收埠23；比如，可以通過在信號接收埠23設有錐形導波結構、馬赫-曾德干涉儀結構、多模耦合器或通過級聯AWG等方式以增加信號接收埠的3dB帶寬。

此外，在本發明實施例中，實現信號發送埠與信號接收埠具有不同的帶寬還可以通過設有兩個不同3dB帶寬的AWG來實現。即，兩個具有不同3dB帶寬的AWG分別作為信號接收AWG和信號發送AWG，具體的，具有較窄3dB帶寬的AWG的公共端作為信號接收埠，可以將該AWG稱之為信號接收AWG；具有較寬3dB帶寬的AWG的公共端作為信號發送埠，可以將該AWG稱之為信號發送AWG。

此外，在本發明實施例中，實現信號發送埠與信號接收埠具有不同的帶寬還可以通過設有兩個相同3dB帶寬的AWG及一個帶寬較窄的週期性濾波器來實現。具體的，兩個具有相同3dB帶寬的AWG中，信號發送AWG的公共端可以連接一個3dB帶寬較窄的週期性濾波器，比如法布理-泊羅標準具，以使信號發送AWG所發送的光信號具有較窄 的3dB帶寬。另一個AWG即可作為信號接收AWG，其3dB帶寬便大於上述信號發送AWG。

基於上述光收發裝置，本發明實施例還提供了一種WDM-PON系統。上述WDM-PON系統可以包括局端光收發裝置和用戶端光收發裝置。上述局端光收發裝置和用戶端光收發裝置可以採用上述實施例提供的光收發裝置。上述局端光收發裝置可以設置在OLT，作為上述OLT的光收發裝置；上述用戶端光收發裝置可以分別設置在用戶端ONU，作為上述ONU的光收發裝置。其中OLT的每一個光收發裝置分別與其中一個ONU的光收發裝置相對應，兩者具有相同的工作波長。

具體的，參考圖4，局端光收發裝置可以包括有一個AWG 102和一個部分反射鏡112；AWG 102包括多個分支埠122和兩個公共埠，兩個公共埠分別是信號接收埠123和信號發送埠113；分支埠122通過波分複用器與增益介質111和光電轉換器121連接。其中信號發送埠113具有高斯型或者半高斯型的濾波曲線，且具有較窄的3dB帶寬。而信號接收埠123具有平坦型的濾波曲線，具有較寬的3dB帶寬。

用戶端光收發裝置中包括有一個AWG 202和一個部分反射鏡212；AWG 202包括多個分支埠和兩個公共埠，兩個公共埠分別是信號發送埠213和信號接收埠223；分支埠222通過波分複用器與增益介質211和光電轉換器221連接。其中信號發送埠213具有高斯型或者半高斯型的濾波 曲線，且具有較窄的3dB帶寬。而信號接收埠223具有平坦型的濾波曲線，具有較寬的3dB帶寬。

圖4所示的局端光收發裝置中，分支埠122通過波分複用器與增益介質111和光電轉換器121連接的連接方式，即AWG 102的各分支埠與增益介質111和光電轉換器121連接按照順序一一對應連接，即，第1個增益介質和第1個光電轉換器與第1個分支埠連接，第2個增益介質和第2個光電轉換器與第2個分支埠連接，以此類推連接其他分支埠。其中，局端光收發裝置的信號發送埠113在羅蘭圓上位置與用戶端光收發裝置的信號接收埠223在羅蘭圓上的位置相對應；而局端光收發裝置的信號接收埠123在羅蘭圓上的位置與用戶端光收發裝置的信號發送埠213在羅蘭圓上的位置對應。

這樣，由局端光收發裝置的產生的下行光信號經由信號發送埠113，然後通過部分反射鏡112發送至主幹光纖，進而進入用戶端光收發裝置的信號接收埠223，並由AWG 202解複用到對應分支埠222並提供被對應的用戶端光收發裝置的光電轉換器221所接收。而在用戶端，相類似地，用戶端光收發裝置設有部分反射鏡212，由用戶端光收發裝置的產生的上行光信號經由信號發送埠213，然後通過部分反射鏡212發送至主幹光纖，進而進入局端光收發裝置的信號接收埠123，並由AWG 102解複用到對應分支埠122並提供被對應的局端光收發裝置的光電轉換器121所接收。

參考圖5，其為基於本發明光收發裝置的WDM-PON系統另一種實施例的結構示意圖。在本實施例中，所採用的AWG為非波長0跳AWG，設局端光收發裝置和用戶端光收發裝置均包括32個接收機和發射機，AWG 302的信號發送埠313與AWG 402的信號發送埠413在羅蘭圓上的位置相對應，且信號接收埠323與信號發送埠423在羅蘭圓的位置也相對應。在一種實施例中，AWG 302的信號接收埠313和信號發送埠312相隔1個通道，且AWG 402的信號接收埠413和信號發送埠412也相隔1個通道；而AWG 302的第2~33個分支埠在羅蘭圓上的位置分別與AWG 402的第1~32個分支埠在羅蘭圓上的位置一一對應，AWG 302的第1個埠為第2個埠相鄰的上一個埠，第34個埠為第33個埠相鄰的下一個埠。那麼，當局端光收發裝置中與AWG 302的第k(k=1、2…，32)個分支埠連接的增益介質發送的下行光信號，通過用戶端光收發裝置的AWG 402之後，並不能解複用到AWG 402的第k個分支埠(即第k個用戶)。為此，本實施例可以通過調整局端光收發裝置AWG 302的光纖連接，使局端光收發裝置中的第k個增益介質發射的下行光信號可以進入在用戶端的光收發裝置AWG 402的第k個的分支埠，即，由用戶端的光收發裝置中第k個光電轉換器接收上述下行光信號，具體光纖連接方式請參閱圖5。

在實際應用中，AWG 302的信號接收埠和信號發送埠之間的通道間隔可能的值可以為1、2或3等。在設計局端光收發裝置中的增益介質與AGW 302的分支埠連接方式時， 假設AWG 302的信號接收埠和信號發送埠通道間隔為m，此時，只需要將局端光收發裝置中第k個增益介質與AWG 302中k+2m個分支埠連接即可。為了保證用戶端光收發裝置第k個用戶發出的上行光信號能夠進入局端第k個接收機，需要局端光收發裝置的AWG 302的第m個埠與用戶端光收發裝置中AWG 402的第1個埠在羅蘭圓上的位置相對應。

在本實施例中，通過上述局端光收發裝置中增益介質與AWG 302的分支埠的連接調整後，用戶端光收發裝置中AWG 402的分支埠與增益介質一一對應連接即可，如圖5所示。

具體的，局端光收發裝置的下行光通過AWG 302的信號發送埠312進入主幹光纖，進而進入用戶端光收發裝置中AWG 402的信號接收埠423。由於在本發明實施例中，所說採用的AWG 302為非波長0跳AWG，也就是說，AWG 302的信號發送埠與AWG 402信號接收埠的通道不同，具體的，比如，在本實施例中，通道間隔為1；此時，在AWG 302中第k+2個分支埠所發送的下行光信號，會解複用到用戶端光收發裝置中AWG 402第k個分支埠中。因此為了保證本發明實施例中的光收發裝置能夠正常工作，還可以進一步將局端光收發裝置中第k個增益介質與AWG 302的第K+2個分支埠連接；比如，局端光收發裝置的第1個增益介質與AWG 302的第3個分支埠連接，第2個增益介質與AWG 302的第4個分支埠連接，以此類推，連接其餘增益介質和AWG 302的分支埠。此時，在用戶端光收發裝置可以使用32通 道的AWG構成32個接收機和發射機；而在局端光收發裝置中，由於第32個增益介質需要與AWG 302的第34個分支埠連接，所以局端光收發裝置的AWG 302需要至少設有34個分支埠；在實際應用中，可以使用的是40通道的AWG。

參考圖6，在本發明的另一實施例中，WDM-PON系統所採用的AWG還可以為波長0跳AWG。

具體來說，圖6所示實施例與圖5所對應實施例類似，其區別在於，圖6所示實施例中的光收發裝置的AWG為波長0跳的AWG。設波長0跳的AWG共有N個分支埠，由於波長0跳的AWG埠具有迴圈特性，即第k個波長和第k+N個波長會出現在同一個埠，AWG第N個通道的下一個波長將會重新出現在第一個通道上，然後迴圈下去。

當局端光收發裝置與用戶端光收發裝置均為相同的波長0跳的AWG，且兩個公共端為相鄰的兩個通道時，為使得局端光收發裝置中第1個增益介質提供的下行光信號發送到與AWG 602中第1個分支埠所連接的光電轉換器中，可以將局端光收發裝置中第1個增益介質511與AWG 502中第2個分支埠連接。除局端光收發裝置最後一個增益介質外，其他的增益介質連接方式與第1個增益介質類似，具體地說，第2個增益介質需要與AWG 502中第3個分支埠連接，以此類推；而局端光收發裝置中最後一個增益介質則需要與AWG 502中第1個分支埠連接。這樣，在用戶端光收發裝置中的光電轉換器621，與局端自注入光纖鐳射收發器500的增益介質511一一對應。

局端光收發裝置中第2個光電轉換器與AWG 502的第1個分支埠連接，從而可以接收用戶端光收發裝置中第1個增益介質所發送的上行光信號；除局端光收發裝置第1個光電轉換器外，其他的光電轉換器連接方式與第2個光電轉換器類似，具體地說，局端光收發裝置第3個光電轉換器需要與AWG 502中第2個分支埠連接，以此類推；而局端光收發裝置中第1個光電轉換器則需要與AWG 502中最後一個分支埠連接。

在本發明的另一實施例中，還可以通過將兩個不同3dB帶寬的AWG組合起來，以3dB帶寬較窄的AWG的公共埠為信號發送埠，以3dB帶寬較寬的AWG的公共埠為信號接收埠；這樣，通過在3dB帶寬較窄的AWG的信號發送埠連接上部分反射器，以及，將接收信號連接到具有較寬的3dB帶寬AWG的信號接收埠上。

具體的，參考圖7，局端光收發裝置可以包括AWG 31和AWG 41，兩個AWG分別具有不同的3dB帶寬。在用戶端光收發裝置可以採用一個具有兩個不同的3dB帶寬的公共埠的AWG 51。

其中，AWG 31包括3dB帶寬較窄的信號發送埠33，用於發送下行光信號；AWG 41包括3dB帶寬較寬的信號接收埠43，用於接收上行光信號。AWG 51包括3dB帶寬較窄的信號發送埠53和3dB帶寬較寬的信號接收埠56。

本發明實施例中，局端光收發裝置和用戶端的光收發裝置的具體的工作方式為：局端光收發裝置的第1個增益 介質32通過第1分支埠34將下行光信號沿信號發送埠33發送至主幹光纖，AWG 51的信號接收埠56在接收下行光信號後，下行光信號進入與用戶端光收發裝置的第1個分支埠54中，從而進入第1光電轉換器52。

在用戶端光收發裝置的第1個增益介質52通過第1分支埠54將上行光信號沿信號發送埠53發送至主幹光纖，AWG 41的信號接收埠43在接收上行光信號後，上行光信號進入AWG 41的第1個分支埠44中，從而進入第1光電轉換器42。

此外，在本發明另一種實施例中，局端光收發裝置和用戶端光收發裝置可以均設置為由兩個AWG組成。具體的，請參閱圖8，局端光收發裝置可以包括AWG 61和AWG 71，兩個AWG分別具有不同的3dB帶寬。用戶端光收發裝置可以包括AWG 81和AWG 91，兩個AWG分別具有不同的3dB帶寬。

其中，AWG 61包括3dB帶寬較窄的信號發送埠63，用於發送下行光信號；AWG 71包括3dB帶寬較寬的信號接收埠73，用於接收上行光信號。AWG 81包括3dB帶寬較窄的信號發送埠83，用於發送上行光信號；AWG 71包括3dB帶寬較寬的信號接收埠93，用於接收下行光信號。

本發明實施例中，局端光收發裝置和用戶端光收發裝置的具體的工作方式為：局端光收發裝置的第1個增益介質62通過第1分支埠64將下行光信號沿信號發送埠63發送至主幹光纖，AWG 91的信號接收埠93在接收下行光信 號後，下行光信號進入與AWG 91的第1個分支埠94中，從而進入第1光電轉換器92。

在用戶端光收發裝置的第1個增益介質82通過AWG 81的第1分支埠84將上行光信號沿信號發送埠83發送至主幹光纖，AWG 71的信號接收埠73在接收上行光信號後，上行光信號進入AWG 71的第1個分支埠74中，從而進入局端光收發裝置的第1光電轉換器72。

在本發明上述所有的實施例中，上行波段及下行波段可以是AWG相鄰的FSR(Free Spect ral Range，自由光譜範圍)波段，也可以是不相鄰的FSR波段。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。

1．．．環行器

4．．．主幹光纖

11．．．增益介質

12．．．部分反射鏡

13．．．信號發送埠

21．．．光電轉換器

22．．．分支埠

23．．．信號接收埠

32．．．增益介質

33．．．信號發送埠

34．．．分支埠

42．．．光電轉換器

43．．．信號接收埠

44．．．分支埠

52．．．光電轉換器

53．．．信號發送埠

54．．．分支埠

56．．．信號接收埠

62．．．增益介質

63．．．信號發送埠

64．．．分支埠

72．．．光電轉換器

73．．．信號接收埠

74．．．分支埠

82．．．增益介質

83．．．信號發送埠

84．．．分支埠

92．．．光電轉換器

93．．．信號接收埠

94．．．分支埠

111．．．增益介質

112．．．部分反射鏡

113．．．信號發送埠

121．．．光電轉換器

122．．．分支埠

123．．．信號接收埠

211．．．增益介質

213．．．信號發送埠

221．．．光電轉換器

222．．．分支埠

223．．．信號接收埠

313．．．信號發送埠

413．．．信號發送埠

323．．．信號接收埠

423．．．信號發送埠

312．．．信號發送埠

412．．．信號發送埠

圖1為無源光網路系統的結構示意圖；

圖2為一種WDM-PON系統的結構示意圖；

圖3為本發明一種實施例提供的光收發裝置的結構示意圖；

圖4為本發明一種實施例提供的WDM-PON系統的結構示意圖；

圖5為本發明另一種實施例提供的WDM-PON系統的結構示意圖；

圖6為本發明又一種實施例提供的WDM-PON系統的結構示意圖；

圖7為本發明又一種實施例提供的WDM-PON系統的結構示意圖；

圖8為本發明又一種實施例提供的WDM-PON系統的結構示意圖。

102．．．AWG

111．．．增益介質

112．．．部分反射鏡

113．．．信號發送埠

121．．．光電轉換器

122．．．分支埠

123．．．信號接收埠

202．．．AWG

211．．．增益介質

212．．．部分反射鏡

213．．．信號發送埠

221．．．光電轉換器

222．．．分支埠

223．．．信號接收埠

Claims (10)

1. 一種光收發裝置，其中，包括：增益介質、光電轉換器、陣列波導光柵AWG和部分反射鏡，其中，上述AWG包括兩個公共埠和多個分支埠，上述兩個公共埠其中一個作為信號發送埠，另一個作為信號接收埠，上述信號發送埠的帶寬小於上述信號接收埠；上述增益介質和上述光電轉換器連接至上述AWG的分支埠，上述AWG和上述部分反射鏡用於將上述增益介質提供的光信號進行波長自注入鎖定，並通過上述信號發送埠發送；且上述AWG還用於將上述信號接收埠接收到的光信號解複用到對應的分支埠。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光收發裝置，其中，還包括環行器或者波分複用器，上述AWG的信號接收埠和信號發送埠分別通過上述環行器或者波分複用器耦合到主幹光纖，且上述部分反射鏡連接在上述環行器或者波分複用器和上述信號發送埠之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光收發裝置，其中，上述信號發送埠為高斯型埠，上述信號接收埠為平坦型埠。
4. 如申請專利範圍第3項所述的光收發裝置，其中，上述信號發送埠的透射峰值與上述AWG的通道中心波長一致，上述信號接收埠的透射曲線為平坦型。
5. 如申請專利範圍第1項所述的光收發裝置，其中，上述信號接收埠包括馬赫曾德干涉儀結構、錐形波導結構或多模耦合器，上述信號發送埠包括反錐形導波結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光收發裝置，其中，上述部分反射鏡包括法拉第旋轉部分反射鏡。
7. 一種波分複用無源光網路系統，包括：局端光收發裝置和用戶端光收發裝置，其中，上述局端光收發裝置和上述用戶端光收發裝置包括如申請專利範圍1至6中任一項所述的光收發裝置。
8. 一種波分複用無源光網路系統，包括：位於局端的光線路終端和位於用戶端的多個光網路單元，上述光線路終端通過光纖連接到上述多個光網路單元；上述光線路終端包括多個局端光收發裝置，其中上述多個局端光收發裝置共用局端波導陣列光柵AWG，上述局端AWG包括兩個公共埠和多個分支埠，每個局端光收發裝置分別對應連接到上述局端AWG的其中一個分支埠，上述局端AWG的其中一個公共埠作為局端信號發送埠，另一個作為局端信號接收埠，且上述局端信號發送埠的帶寬小於上述局端信號接收埠。
9. 如申請專利範圍8項所述的波分複用無源光網路系統，其中，每個局端光收發裝置包括增益介質、部分反射鏡和光電轉換器，上述增益介質和上述光電轉換器連接至上述局端AWG的分支埠，上述局端AWG和上述部分反射鏡用於將上述增益介質提供的光信號進行波長自注入鎖定，並通過上述信號發送埠將上述光信號發送給對應的光網路單元；且上述局端AWG還用於將上述信號接收埠接收到的光信號解複用到對應的分支埠。
10. 如申請專利範圍8或9項所述的波分複用無源光網路系統，其中，每個光網路單元具有用戶端光收發裝置，其中上述用戶端光收發裝置共用用戶端AWG，上述用戶端AWG包括兩個公共埠和多個分支埠，每個用戶端光收發裝置分別對應連接到上述用戶端AWG的其中一個分支埠，上述用戶端AWG的其中一個公共埠作為用戶端信號發送埠，另一個作為用戶端信號接收埠，且上述用戶端信號發送埠的帶寬小於上述用戶端信號接收埠。