一种超密集波分复用无源光网络的光网络结点的制作方法

本发明涉及一种超密集波分复用无源光网络中光网络结点设计方案，尤其涉及一种基于上行重调制和零差相干检测的光网络结点方案。

背景技术：

近年来，随着宽带业务的迅猛发展，尤其以流媒体技术、高清电视、云计算等业务为代表的数据量及网络规模爆发式增长，用户对于大规模、高性能、低功耗的接入网提出了迫切的需求。超密集波分复用无源光网络(dwdm-pon)被认为是下一代无源光网络中最优组网技术，同时具有数据传输透明、高传输带宽和网络安全等优点。超密集波分复用无源光网络(udwdm-pon)则进一步压缩信道间隔，使系统中信道间隔达到ghz量级。但是，超密集波分复用无源光网络中光网络节点(onu)的数量多，其成本很大程度决定了系统的成本，且细小波长间隔下上行信道之间的相对稳定难以保证，制约着udwdm-pon的广泛商用。

目前，在商用的光纤通信系统中，振幅键控方式获得广泛应用。传统的光检测器采用强度调制/直接检测的方法，虽然这种方法简单且廉价，但是其灵敏度受限于光检测器和接收机前端放大器噪声。对振幅键控信号，采用零差相干检测技术可以将检测频率直接降低到基带频率，而不需要复杂的电信号解调，除此以外，采用这种接收方式的接收灵敏度也显著高于直接检测，增加系统功率预算、扩大传输距离。但是，由于用于产生所需本振光源价格高昂，零差相干解调并未广泛使用在商用系统中。

注入锁定半导体激光器构成的有源滤波单元，通过合理的配置器件参数等，能够实现高质量的载波恢复。恢复的光载波与在光线路终端中产生的信道基准波长一一对应，在恢复的光载波上调制上行数据，提高光谱利用率的同时保证上行信道的相对稳定性。另外，考虑到基于注入锁定半导体激光器波长严格对准主激光器波长，相位与主激光器相干的特性，载波恢复的光载波可作为低成本、高精度的本振光，用于零差相干检测。

技术实现要素：

针对现有技术，本发明提出了一种超密集波分复用无源光网络中光网络结点设计方案，不仅使用同一波长传输上下行数据，提高光谱利用率，进一步提升单个pon的承载能力；而且利用光注入锁定技术为零差相干检测技术解决了传统相干接收方案中光接收机需要使用价格高昂的本振激光器的问题，提高了光接收机的灵敏度。本发明成本低易实现，可以作为一种自适应udwdm-pon光网络结点的大规模铺设方案。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种超密集波分复用无源光网络的光网络结点，包括一个1×2n耦合器，与所述1×2n耦合器连接有n个结构相同的光网络结点；

所述光网络结点包括第一光环形器、第一偏振控制器、第二光环形器、分布反馈式激光器、第一1×2耦合器、第二偏振控制器、马赫增德尔调制器、合成信号分析仪、第三偏振控制器、可调光延时线、第二1×2耦合器和光检测装置；所述第二光环形器的2口与所述分布反馈式激光器相连，以实现有源滤波功能；所述第一1×2耦合器将有源滤波恢复的光载波分为两路，分别用作上行再调制的光载波和零差相干解调所需本振光；所述马赫增德尔调制器与所述合成信号分析仪相连，所述合成信号发生器为所述马赫增德尔调制器提供上行数据的基带信号；所述第三偏振控制器和可调光延时线分别控制下行数据信号的偏振态和相位以适应零差相干检测；

n个光网络结点的第一光环形器和所述第三偏振控制器分别与所述1×2n耦合器的2n个输出端口一一对应相连；

通信过程中，光网络结点实现下行用户数据的接收与上行用户数据的发送；即n个光网络结点中每个光网络节点包括分别与所述1×2n耦合器的2个输出端口连接的两条信道，其中连接有所述第三偏振控制器的信道直接传输由光线路终端传来的多波长下行用户数据；连接有所述第一光环形器的信道采用光注入锁定的方式实现有源滤波，恢复的光载波分为两路；一路作为零差相干检测所需本振光，在光检测装置中与连接有所述第三偏振控制器的信道中传输的下行用户数据相干解调，恢复本振光对应的下行用户数据；另一路调制上行用户数据，完成上行重调制，提高信道利用率，并保证上行用户载波同步。

本发明所述的超密集波分复用无源光网络的光网络结点，其中，每个光网络结点分别独立的与所述1×2n耦合器的两个输出端口相连，所述光网络结点中各器件的连接关系是：

所述第一光环形器的2口与所述1×2n耦合器的一个输出端口相连，所述第一光环形器的3口通过所述第一偏振控制器连接至所述第二光环形器的1口，所述第二光环形器的3口与所述第一1×2耦合器的输入口相连；所述第一1×2耦合器的输出端口通过所述第二偏振控制器与马赫增德尔调制器的光输入口相连，所述马赫增德尔调制器的电驱动端口连接至所述合成信号分析仪，所述马赫增德尔调制器的光输出口与所述第一光环形器的2口相连；

所述第三偏振控制器的光输入端口与所述1×2n耦合器的另一个输出端口相连，所述第三偏振控制器的光输出端口与所述可调光延时线的一端相连；

所述可调光延时线的另一端和所述第一1×2耦合器的另一个输出口通过第二1×2耦合器连接至所述光检测装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明采用注入锁定分布反馈式激光器有源滤波，在数据接收时恢复与相对应波长相干的光载波，一方面可以作为低成本的本振光，与接收信号通过零差相干检测技术恢复数据，另一方面可作为上行数据的光载波，通过上行再调制方法传输上行数据，进一步提高信道的利用率，并解决独立光源间的相对波长漂移问题，保证上行用户波长同步；

附图说明

图1是本发明超密集波分复用无源光网络的光网络结点构成示意图；

图中，

1-1×2n耦合器2-第一光环形器3-第一偏振控制器

4-第二光环形器5-分布反馈式激光器6-第一1×2耦合器

7-第二偏振控制器8-马赫曾德尔调制器9-合成信号分析仪

10-第三偏振控制器11-可调光延时线12-第二1×2耦合器

13-光检测装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1所示，1.一种超密集波分复用无源光网络的光网络结点，包括一个1×2n耦合器1，与所述1×2n耦合器1连接有n个结构相同的光网络结点；所述光网络结点包括第一光环形器2、第一偏振控制器3、第二光环形器4、分布反馈式激光器5、第一1×2耦合器6、第二偏振控制器7、马赫增德尔调制器8、合成信号分析仪9、第三偏振控制器10、可调光延时线11、第二1×2耦合器12和光检测装置13。

n个光网络结点的第一光环形器2和所述第三偏振控制器10分别与所述1×2n耦合器1的2n个输出端口一一对应相连；即每个光网络结点分别独立的与所述1×2n耦合器1的两个输出端口相连，所述光网络结点中各器件的连接关系是：

所述第一光环形器2的2口与所述1×2n耦合器1的一个输出端口相连，所述第一光环形器2的3口通过所述第一偏振控制器3连接至所述第二光环形器4的1口，所述第二光环形器4的3口与所述第一1×2耦合器6的输入口相连；所述第一1×2耦合器6的1口通过所述第二偏振控制器7与马赫增德尔调制器8的光输入口相连，所述马赫增德尔调制器8的电驱动端口连接至所述合成信号分析仪9，所述马赫增德尔调制器8的光输出口与所述第一光环形器2的2口相连；

所述第三偏振控制器10的光输入端口与所述1×2n耦合器1的另一个输出端口相连，所述第三偏振控制器10的光输出端口与所述可调光延时线11的一端相连；

所述可调光延时线11的另一端和所述第一1×2耦合器6的另一个输出口通过第二1×2耦合器12连接至所述光检测装置13。

其中，所述第二光环形器4的2口与所述分布反馈式激光器5相连，以实现有源滤波功能；

所述第一1×2耦合器6将有源滤波恢复的光载波分为两路，分别用作上行再调制的光载波和零差相干解调所需本振光。

所述马赫增德尔调制器8与所述合成信号分析仪9相连，所述合成信号发生器9为所述马赫增德尔调制器8提供上行数据的基带信号。

所述第三偏振控制器10和可调光延时线11分别控制下行数据信号的偏振态和相位以适应零差相干检测。

通信过程中，光网络结点实现下行用户数据的接收与上行用户数据的发送；n个光网络结点具有同样的结构，每个光网络节点包括分别与所述1×2n耦合器的2个输出端口所连接的信道；连接有所述第三偏振控制器的信道直接传输由光线路终端传来的多波长下行用户数据；连接有所述第一光环形器的信道采用光注入锁定的方式实现有源滤波，恢复的光载波分为两路；一路作为零差相干检测所需本振光，在光检测装置中与连接有所述第三偏振控制器的信道中传输的下行用户数据相干解调，恢复本振光对应的下行用户数据；另一路调制上行用户数据，完成上行重调制，提高信道利用率，并保证上行用户载波同步。本发明的超密集波分复用无源光网络中光网络结点设计方案基于光注入锁定技术和零差相干检测技术。

实施例：

一种超密集波分复用无源光网络光网络结点的设计方案。

如图1所示，所述光网络结点包括一个1×2n耦合器1、n个第一光环形器2、n个第一偏振控制器3、n个第二光环形器4、n个分布反馈式激光器5、n个第一1×2耦合器6、n个第二偏振控制器7、n个马赫增德尔调制器8、合成信号分析仪9、n个第三偏振控制器10、n个可调光延时线11、n个第二1×2耦合器12和光检测装置13；自所述1×2n耦合器1之后分成2n路信道，分别记为第1路信道～第2n路信道，每相邻两个信道为一组如第1路信道和第2路信道为一组，第3路与第4路信道为一组等，共分为n组；所述每组信道的结构相同，以第1路信道和第2路信道为例，所述第1路信道包括第一光环形器2、第一偏振控制器3、第二光环形器4和第一1×2耦合器6；所述第一光环形器2的3口与第一偏振控制器3相连；所述第一光环形器2的2口连接1×2n耦合器1汇聚上行用户数据；所述第二光环形器4的1口与第一偏振控制器3相连；所述第二光环形器4的2口连接有分布反馈式激光器5实现有源滤波，所述第二光环形器4的3口连接第一1×2耦合器6，将恢复的光载波分为两路，一路包括第二偏振控制器7和马赫增德尔调制器8；所述马赫增德尔调制器8还连接有合成信号分析仪9；所述合成信号分析仪9为所述马赫增德尔调制器8提供上行数据基带信号；另一路直接与第二1×2耦合器12相连，为零差相干检测提供本振光；所述第2路信道包括第三偏振控制器10和可调光延时线11；所述第三偏振控制器10和可调光延时线11分别调整下行数据的偏振态和相位后与有源滤波恢复的光载波于所述第二1×2耦合器12，所述第二1×2耦合器12连接光检测装置13用来接收下行数据。

本发明中，光网络节点通过零差相干检测技术实现数据的接收，通过注入锁定分布反馈式激光器实现有源滤波，恢复的光载波不仅可以提供提供低成本高质量的本振光，而且在光网络结点中实现上行再调制，提高信道利用率。

本发明一种超密集波分复用无源光网络中光网络结点设计方案的工作过程是：

步骤一：所述光网络结点通过1×2n耦合器1将下行用户数据分为2n路，每两个信道为一组，每组结构均相同，每组信道中，一个信道中实现有源滤波，另一个信道中传输下行用户数据；

步骤二：所述有源滤波的实现基于注入锁定分布反馈式激光器5，业内技术人员均知晓如何通过合理的设计器件参数和工作参数，可以使所述有源滤波输出与下行数据一一对应的波长相等、相位相干的光载波；

步骤三：所述光网络结点中实现有源滤波的信道中，有源滤波输出的光载波由所述第一1×2耦合器6分为两路，一路通过马赫曾德尔调制器8将要发射的基带信号调制在所述光载波上，并连接第一光环形器2的2口，形成一个完整的上行用户数据进入光纤传输；另一路作为零差相干解调所需要的本振光，连接第二1×2耦合器12；

步骤四：所述光网络结点中的另一个信道传输所述下行用户数据，经过第三偏振控制器10调整偏振态和可调光延时线11调整光相位后连接第二1×2耦合器12，与有源滤波产生的所述本振光相干解调，通过光检测装置13恢复所述下行用户数据。

本发明中，在光网络结点采用注入锁定半导体激光器的有源滤波方式保证了很小的波长间隔下用户数据间的区分度，为零差相干检测提供了低成本、高质量的本振光；使用恢复的光载波调制上行数据，实现每个用户的上下行数据采用同一光通路传输，提高信道的利用率；并保证了上行用户的载波同步；最终为用户提供了绿色、高效、高速的宽带接入服务。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。