專利名稱：被周期性濾波的寬帶光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)，更具體地，
涉及寬帶光源。
背景技術(shù)：
通常的WDM-PON系統(tǒng)具有諸如光纖、分路器和耦合器的無源光組件，用于引導(dǎo)位于中心局(CO)處的光學(xué)線路終端(OLT)和位于客戶端處的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)之間的通信。WDM-PON系統(tǒng)可以使用寬帶光源(BLS)，所述寬帶光源產(chǎn)生具有連續(xù)光譜和均勻功率光譜密度的光。
圖1A是典型的寬帶光源的框圖。如圖1A中所示，寬帶光源100包括增益元件101、增益平坦濾波器(GFF) 102和隔離器103。諸如摻鉺光纖放大器(EDFA)或半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)的增益元件101被用于生成放大自發(fā)輻射(ASE)，該放大自發(fā)輻射在指定的波段上是連續(xù)的。GFF 102通常被用于使連續(xù)的ASE光譜變平。隔離器103用于防止反射對來自BLS100的光的輸出功率和光譜形狀產(chǎn)生影響。
圖1B是示出了BLS 100的輸出112對波長X的依賴性的示意圖。如圖1B所示，BLS IOO的輸出112具有連續(xù)光譜。如圖1B所示，BLS100的輸出112在波長入的連續(xù)范圍入l-A2上是均勻的。
具有連續(xù)光譜輸出的寬帶光源100通常引起許多問題，這限制了WDM-PON系統(tǒng)的性能。 一個(gè)問題是在WDM-PON中的鄰近光學(xué)信道之間的增加的光學(xué)串?dāng)_。另一個(gè)問題是在每個(gè)波長信道中的峰值光譜密度被能夠從BLS裝置中的增益元件中獲取的總輸出功率所限制。而且，在低成本產(chǎn)量生產(chǎn)中通常很難維持在WDM-PON中的信道濾波的波長精確性。另外，在BLS信號上的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)能夠限制系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
描述了周期寬帶光源(BLS)的波分復(fù)用(WDM)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON) 的實(shí)施方式。周期BLS包括周期光譜濾波器，該周期光譜濾波器耦合到光 學(xué)增益元件以生成光并將所述光濾波成多個(gè)單獨(dú)光譜層(slice)。寬帶光源 具有耦合到光學(xué)增益元件上的隔離器。周期寬帶光源可以包括耦合到光學(xué)增 益元件上的增益平坦濾波器。
對于一個(gè)實(shí)施方式，周期光譜濾波器是反射濾波器。對于一個(gè)實(shí)施方式， 光穿過周期BLS的光學(xué)增益元件不超過兩次。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期BLS 的周期光譜濾波器調(diào)整每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期 BLS的周期光譜濾波器具有一個(gè)或多個(gè)被耦合用來控制每個(gè)光譜層中的光 學(xué)功率的光學(xué)功率控制元件。
對于一個(gè)實(shí)施方式，WDMPON系統(tǒng)包括一組收發(fā)器，用于將第一組光 學(xué)信號沿光學(xué)傳輸媒介發(fā)送到第一方向。波分復(fù)用器/解復(fù)用器(WDM MUX/De-MUX)耦合到所述一組收發(fā)器。第一周期BLS耦合到WDM MUX/De-MUX以將光的單獨(dú)光譜層發(fā)送到第二方向，從而波長鎖定所述一 組收發(fā)器中的一個(gè)或多個(gè)收發(fā)器。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期BLS的單獨(dú)光 譜層中的光學(xué)功率被調(diào)整。對于一個(gè)實(shí)施方式，由周期BLS生成的單獨(dú)光 譜層的形狀被剪裁(tailor)。對于一個(gè)實(shí)施方式，由周期BLS生成的單獨(dú)波 長層的位置被穩(wěn)固。由周期BLS生成的單獨(dú)光譜層與WDM MUX/De-MUX 的波長信道相匹配。
WDM PON系統(tǒng)可以包括耦合到所述一組收發(fā)器和耦合到周期寬帶光 源以控制每個(gè)單獨(dú)光譜層中的光學(xué)功率的控制單元。而且，WDMPON系統(tǒng) 可以包括第二組收發(fā)器，以將第二組光學(xué)信號沿光學(xué)傳輸媒介發(fā)送到第二方向。第二 WDM MUX/De-MUX耦合到第二組收發(fā)器。第二周期寬帶光源耦 合到第二 WDM MUX/De-MUX以將光的第二單獨(dú)光譜層發(fā)送到第一方向， 從而波長鎖定所述第二組收發(fā)器中的一個(gè)或多個(gè)收發(fā)器。由第二周期BLS 生成的第二單獨(dú)光譜層與第二 WDM MUX/De-MUX的波長信道相匹配。
根據(jù)附圖和下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的實(shí)施方式的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì) 顯而易見。


本發(fā)明以示例的方式被示出，并且不局限于附圖中的圖示，附圖中，相 似的參考標(biāo)記表示相似的元件，其中
圖IA是通常的現(xiàn)有技術(shù)的寬帶光源的框圖IB是示出了通常的現(xiàn)有技術(shù)的寬帶光源的輸出功率對波長的依賴性 的圖2A是周期寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式的框圖2B是周期寬帶光源的另一個(gè)實(shí)施方式的框圖2C是示出了周期寬帶光源的輸出對波長的依賴性的示意圖3是調(diào)整輸出光譜的全局形狀的周期寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式的框
圖4A是示出了只具有增益元件的寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式的輸出的示 意圖4B是示出了具有增益元件和周期濾波器的寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式 的輸出的示意圖4C是示出了具有增益元件、周期濾波器和增益平坦濾波器的周期寬 帶光源的一個(gè)實(shí)施方式的輸出的示意圖5A是降低每個(gè)單獨(dú)光譜層上的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)的周期寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式的框圖5B是示出了降低每個(gè)單獨(dú)光譜層上的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)的周期 寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式的輸出的示意圖6A是控制每個(gè)單獨(dú)光譜層中的輸出功率和降低在每個(gè)單獨(dú)光譜層上 的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)的周期寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式的框圖6B是示出了控制在每個(gè)單獨(dú)光譜層中的輸出功率和降低在每個(gè)單獨(dú) 光譜層上的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)的周期寬帶光源的輸出相對于波長的一個(gè) 實(shí)施方式的示意圖；以及
圖7是包括一個(gè)或多個(gè)周期寬帶光源的WDM-PON系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方 式的框圖。
具體實(shí)施例方式
描述了周期寬帶光源(BLS)和使用周期寬帶光源的波分復(fù)用(WDM) 無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的實(shí)施方式。周期寬帶光源包括耦合到光學(xué)增益元件的 周期光譜濾波器，用于生成光并將光濾波成多個(gè)單獨(dú)光譜層。對于一個(gè)實(shí)施 方式，光學(xué)增益元件具有足夠快的響應(yīng)時(shí)間以降低每個(gè)單獨(dú)光譜層上的相對 強(qiáng)度噪聲(RIN)，如下面所詳細(xì)描述的。寬帶光源具有耦合到光學(xué)增益元件 上的隔離器。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期BLS的周期寬帶光源包括耦合到光 學(xué)增益元件上的增益平坦濾波器。周期BLS的周期光譜濾波器是波長穩(wěn)定 的濾波器。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期BLS的周期光譜濾波器是反射濾波器。 對于一個(gè)實(shí)施方式，光穿過光學(xué)增益元件的次數(shù)不超過兩次。周期BLS的 周期光譜濾波器能夠調(diào)整在每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率。對于一個(gè)實(shí)施方式， 周期BLS的周期光譜濾波器具有被耦合用來控制每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率 的光學(xué)功率控制元件。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期BLS的周期光譜濾波器和 光學(xué)功率控制元件被結(jié)合到單個(gè)集成光學(xué)芯片，如下面所詳細(xì)描述的。對于另一個(gè)實(shí)施方式，周期BLS的周期光譜濾波器是反射標(biāo)準(zhǔn)具。
圖2A是周期寬帶光源(BLS)的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。如圖2A中所 示，周期BLS 200包括光學(xué)增益元件201 、周期光譜濾波器202和隔離器203 。 如圖2A中所示，周期光譜濾波器202是反射濾波器。增益元件201生成寬 帶光，例如放大自發(fā)輻射(ASE)。對于一個(gè)實(shí)施方式，增益元件201是沒 有反射鏡的增益介質(zhì)。如圖2A中所示，周期光譜濾波器202連接到光學(xué)增 益元件201 。周期光譜濾波器202將由增益元件201生成的光預(yù)濾波成多個(gè) 單獨(dú)光譜層。如圖2A中所示，增益元件201被配置為在雙通構(gòu)造中操作。 如圖2A中所示，光的單獨(dú)光譜層從周期反射濾波器202被反射回到增益元 件201。也就是說，光穿過增益元件不超過兩次。反射的周期單獨(dú)光譜層通 過隔離器203被輸出，如圖2A所示。
對于一個(gè)實(shí)施方式，周期反射濾波器202是波長穩(wěn)定的濾波器，例如溫 度不敏感陣列波導(dǎo)(AWG)。對于另一個(gè)實(shí)施方式，在存在改變的環(huán)境因素 (例如溫度)時(shí)使用有源和無源波長穩(wěn)定技術(shù)中的一個(gè)技術(shù)來穩(wěn)定各光譜層 的位置。這些有源和無源技術(shù)對于光通信領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是公知 的。隔離器203被用于防止反射影響來自增益元件201的光的輸出功率和光 譜形狀。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期光譜濾波器202和增益元件201 (諸如半 導(dǎo)體光學(xué)放大器)形成在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上。半導(dǎo)體芯片例如可以包括硅、 二氧化硅、磷化銦或者其任意結(jié)合。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期光譜濾波器202 和增益元件201被結(jié)合到單個(gè)平面光波電路(PLC)上。
對于一個(gè)實(shí)施方式，周期濾波器202包括由例如二氧化硅制成的波導(dǎo)陣 列，該波導(dǎo)陣列形成在半導(dǎo)體芯片上。對于一個(gè)實(shí)施方式，在半導(dǎo)體芯片的 端部周期濾波器202的波導(dǎo)的所有端被用金屬處理，從而使得光從每個(gè)波導(dǎo) 的端部被反射回。每個(gè)波導(dǎo)可以具有被單獨(dú)調(diào)整的反射。從每個(gè)波導(dǎo)的端部 反射的光譜形狀可以被調(diào)整為諸如頂部平坦的、高斯的、正弦的或者其他任意光譜形狀。反射的光譜形狀可以使用光學(xué)制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所公 知的技術(shù)之一來進(jìn)行調(diào)整。對于一個(gè)實(shí)施方式，金屬涂層(為示出)被沉積 于周期濾波器的波導(dǎo)的輸出面上。對于一個(gè)實(shí)施方式，金屬涂層的厚度對于 周期濾波器202的各個(gè)波導(dǎo)可以是不同的。對于一個(gè)實(shí)施方式，包括波長范 圍的中心波長的波導(dǎo)的端部的金屬涂層比包括波長范圍的邊緣波長的波導(dǎo)
的金屬涂層具有更低的反射率。例如，對于在大約1535納米(nm)到大約 1565nm之間的波長范圍，在大約1550nm處的波導(dǎo)的端部的金屬涂層比在 大約2535nm或2565nm處的波導(dǎo)的金屬涂層具有更低的反射率。對于一個(gè) 實(shí)施方式，為了在邊緣波長處提供更多的反射，在大約1535nm到1565nm 處的波導(dǎo)的端部處的金屬涂層比在大約1550nm處的波導(dǎo)的端部處金屬涂層 更厚。對于一個(gè)實(shí)施方式，金屬涂層被薄膜電介質(zhì)涂層替代。對于另一個(gè)實(shí) 施方式，在每個(gè)波導(dǎo)中可以包括不同的損耗機(jī)制。不同的損耗機(jī)制可以使用 掩蔽(mask)被包括在每個(gè)波導(dǎo)中。
圖2B是周期寬帶光源(BLS)的另一個(gè)實(shí)施方式的框圖。如圖2B中所 示，周期BLS210包括光學(xué)增益元件211、周期光譜濾波器212、隔離器213 和反射器214。增益元件生成例如放大自發(fā)輻射(ASE)的寬帶光。如圖2B 中所示，增益元件211被配置為在雙通構(gòu)造中操作。光從反射器214被反射 回到增益元件211。對于一個(gè)實(shí)施方式，反射器214基本上反射100%的光， 并且是與波長無關(guān)的。
也就是說，光穿過增益元件211的次數(shù)不超過兩次。如圖2B中所示， 周期光譜濾波器212被耦合到光學(xué)增益元件211以將反射光濾波成多個(gè)單獨(dú) 光譜層。反射的單獨(dú)光譜層通過隔離器203被輸出，如圖2A所示。對于一 個(gè)實(shí)施方式，周期濾波器212是波長穩(wěn)定的濾波器，例如溫度不敏感陣列波 導(dǎo)(AWG)。對于另一個(gè)實(shí)施方式，在存在改變的環(huán)境因素(例如溫度)時(shí) 使用有源和無源波長穩(wěn)定技術(shù)中的一個(gè)技術(shù)來穩(wěn)定光譜層的位置。這些有源和無源技術(shù)對于光學(xué)通信領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是公知的。隔離器213被
用于防止反射影響來自增益元件212的光的輸出功率和光譜形狀。
圖2C是示出了周期BLS 222的輸出功率對波長221的依賴性的示意圖。 如圖2C中所示，周期BLS 222的輸出具有梳型的光譜，該梳型的光譜具有 多個(gè)單獨(dú)窄帶光譜層223。這些單獨(dú)窄帶光譜層223可以被制成自動(dòng)的對 WDM-PON系統(tǒng)中的單獨(dú)信道的信道位置和光譜寬度進(jìn)行匹配，如下面所詳 細(xì)描述的。對于一個(gè)實(shí)施方式，反射的光譜層223的位置與國際電信聯(lián)盟 (ITU)波長柵格(未示出)相對齊。在每個(gè)反射光譜層223之間的距離可 以是50GHz、 lOOGHz、 200 GHz或者其他任何距離。
對于一個(gè)實(shí)施方式，單獨(dú)光譜層223的形狀可以被剪裁，如上所述，從 而改善WDM-PON系統(tǒng)的性能?？赡艿男螤?23的示例是正弦形的、高斯 的和頂部平坦的。從寬帶光源提供周期單獨(dú)光譜層223可以消除臨近波長信 道之間的串?dāng)_。提供周期單獨(dú)光譜層223可以通過消除在信道之間未使用的 功率來使每個(gè)波長信道中的光學(xué)功率加倍。這樣，峰值光譜密度不被可以從 BLS裝置中的增益元件中獲取的總輸出功率所限制。提供周期單獨(dú)光譜層 223可以放寬對WDM MUX/De-MUX中的波長信道對齊的精確性的要求， 從而降低WDM系統(tǒng)的制造成本。形成單獨(dú)光譜層223，從而使得在波長信 道的邊緣沒有光學(xué)功率，可以進(jìn)一步減低串?dāng)_和放寬對WDM系統(tǒng)中的波長 信道的對齊的要求。對于一個(gè)實(shí)施方式，為了完全去除WDM-PON系統(tǒng)中 的鄰近信道之間的串?dāng)_，來自BLS的單獨(dú)光譜層223的寬度被制造得比在 WDM-PON系統(tǒng)中使用的光譜信道寬度更窄。對于一個(gè)實(shí)施方式，單獨(dú)光譜 層223的寬度處于WDM-PON系統(tǒng)中使用的光譜信道的寬度的5%到95°/。的 近似范圍內(nèi)。對于一個(gè)實(shí)施方式，光譜層223的寬度被定義為波長A 2和入1 之間的差(△入)，其中每個(gè)波長人2禾B入1在光譜層的BLS輸出功率222(P1) 的一部分處被確定，如圖2C中所示。例如，波長入2禾B入1可以在50%、 25%或BLS輸出P1的任意其他分?jǐn)?shù)處被確定。對于一個(gè)實(shí)施方式，單獨(dú)光譜層
223的寬度在WDM-PON系統(tǒng)中使用的光譜信道的寬度的大約50%內(nèi)。對于 一個(gè)實(shí)施方式，單獨(dú)光譜層223具有比WDM信道之間的間隔小的寬度。
對于一個(gè)實(shí)施方式，諸如周期光譜濾波器202和212的周期光譜濾波器 可以是一個(gè)或多個(gè)陣列波導(dǎo)光柵(AWG)、標(biāo)準(zhǔn)具、干涉儀(例如馬赫-曾德 爾干涉儀(Mach-Zehnder interferometer)、邁克爾遜干涉儀(Michelson interferometer))、布拉格濾波器、類似的光學(xué)元件或者其任意結(jié)合。
對于一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)增益元件(諸如光學(xué)增益元件201和2U)可 以是一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)、摻鉺光纖放大器(EDFA)、由 有機(jī)材料制成的發(fā)光二極管(LED)、電子云、提供光學(xué)增益的任意其他有 源介質(zhì)或者其任意結(jié)合。
圖3是調(diào)整輸出光譜的全局形狀的周期BLS的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。 如圖3中所示，周期BLS 300包括周期反射光譜濾波器301、光學(xué)增益元件 302、隔離器303和GFF304。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期反射光譜濾波器301 是反射1Xn AWG濾波器，如圖3所示。AWG濾波器的使用標(biāo)示制造 WDM-PON的低成本解決方案。AWG元件可以被用在WDM-PON系統(tǒng)的其 他部分中(未示出)。例如AWG元件可以被用作遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)和中心局位置處 的波分復(fù)用器/解復(fù)用器(WDMMux/De-Mux)。也就是說，包括AWG元件 的相同的集成光學(xué)芯片被用于多個(gè)目的，降低了成本和增加了 WDM PON 的制造量。對于一個(gè)實(shí)施方式，為了優(yōu)化WDM PON系統(tǒng)的性能，周期反 射濾波器301的AWG芯片具有與用于WDM-PON系統(tǒng)中的Mux/Demux(未 示出)的芯片不同的光譜形狀。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期反射濾波器301是 構(gòu)建了溫度補(bǔ)償?shù)臏囟炔幻舾性O(shè)計(jì)的AWG芯片，所述溫度補(bǔ)償最小化溫度 變化所帶來的光譜層的波長移動(dòng)。對于另一個(gè)實(shí)施方式，周期反射濾波器301 是標(biāo)準(zhǔn)的熱變化AWG元件，該熱變化AWG元件使用波長穩(wěn)定技術(shù)(例如溫度控制(未示出))。lXnAWG元件是具有一個(gè)輸入和多個(gè)(n)輸出的裝 置。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期反射濾波器301是lXnAWG元件，該lXnAWG 元件在AWG芯片上的n個(gè)波導(dǎo)的輸出處具有反射表面，從而不需要用于"n" 個(gè)輸出的光纖。這可以減少AWG反射器的封裝成本，因?yàn)槠洳恍枰猲個(gè)輸 出。GFF可以被置于增益元件302的任意一側(cè)。對于一個(gè)實(shí)施方式，GFF 304 被置于光纖301和增益元件302之間，如圖3中所示。對于另一個(gè)實(shí)施方式 (未示出)，GFF被置于增益元件302和隔離器303之間。對于一個(gè)實(shí)施方 式，GFF 304包括一個(gè)或多個(gè)薄膜介電干擾結(jié)構(gòu)。隔離器303被用于防止反 射影響來自增益元件302的光的輸出功率和光譜形狀。
圖4A是示出了只具有增益元件的寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式的輸出的示 意圖。如圖4A中所示，輸出401具有相對于波長A的單個(gè)連續(xù)寬帶光譜401 。
圖4B是示出了具有增益元件和周期濾波器的寬帶光源的一個(gè)實(shí)施方式 的輸出的示意圖。如圖4B中所示，輸出401具有梳型光譜，該梳型光譜具 有多個(gè)單獨(dú)窄帶光譜層411。這些單獨(dú)窄帶光譜層411匹配WDM-PON系統(tǒng) 中的單獨(dú)信道的信道位置和光譜寬度，如下面所詳細(xì)描述的。對于一個(gè)實(shí)施 方式，光譜層411的位置與國際電信聯(lián)盟(ITU)波長柵格(未示出)相對 齊。對于一個(gè)實(shí)施方式，為了改善WDM-PON系統(tǒng)中的鄰近信道之間的串 擾，來自BLS的單獨(dú)光譜層411被制造得比WDM-PON系統(tǒng)中使用的光譜 信道寬度更窄。
圖4C是示出了具有增益元件、周期濾波器和GFF的周期寬帶光源的一 個(gè)實(shí)施方式的輸出420的示意圖，如參考圖3所描述的。GFF可以被用于調(diào) 整周期性分層(梳型)光譜的全局形狀，例如，用于使單獨(dú)光譜層411的高 度變平或者相等。如圖4C中所示，使用增益平坦濾波器來使單獨(dú)光譜層421 的高度相等。
對于一個(gè)實(shí)施方式，梳型光譜的全局形狀可以在不使用GFF的情況下被調(diào)整。對于給一個(gè)實(shí)施方式，梳型光譜的全局形狀的調(diào)整(例如使單獨(dú)光
譜層變平或者相等)可以通過調(diào)整來自AWG周期濾波器的"n"個(gè)輸出波導(dǎo)的單獨(dú)的反射率來被執(zhí)行。這可以是每個(gè)分別完成的或者是在批處理過禾呈中完成的。例如，反射金屬涂層可以被沉積于AWG周期濾波器的波導(dǎo)的輸出面上，其中涂層的厚度可以是根據(jù)距離而變化的。對于一個(gè)實(shí)施方式，在每個(gè)波導(dǎo)的輸出接口處的反射率可以是恒定的，并且在每個(gè)波導(dǎo)中還可以包括不同的損耗機(jī)制。這可以通過AWG芯片的掩蔽生成而以低成本來完成。
圖5A是降低了每個(gè)單獨(dú)光譜層上的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)的周期BLS的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。如圖5A中所示，周期BLS具有周期反射濾波器501、光學(xué)增益元件502、隔離器603和光學(xué)放大器504。對于一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)增益元件502是快速時(shí)間常數(shù)飽和(fast time-constant saturating)半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)。通過在深度飽和的條件下操作SOA，可以將強(qiáng)度波動(dòng)降低到飽和放大器的響應(yīng)時(shí)間之內(nèi)。對于一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)增益元件502是具有納秒量級(例如0.1-100納秒)的快速響應(yīng)時(shí)間的SOA，所述SOA可以有效降低納秒數(shù)據(jù)比特內(nèi)的噪聲(例如對于千兆比特(Gigabit)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)調(diào)制速率)。對于一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)放大器504被用于增強(qiáng)周期性濾波的BLS輸出的輸出功率等級，例如具有遠(yuǎn)距離射程的WDM PON。對于一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)放大器504的響應(yīng)時(shí)間比增益元件502要慢。對于一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)放大器504具有毫秒量級(例如1-100毫秒)的響應(yīng)時(shí)間。對于一個(gè)實(shí)施方式，放大器504是EDFA。如圖5A中所示，周期反射濾波器501具有包括GFF功能的AWG濾波器，如上所述。對于一個(gè)實(shí)施方式，AWG和GFF被結(jié)合到單個(gè)集成芯片，例如平面光波電路(PLC)。
隔離器503被用于防止反射影響來自光學(xué)放大器504的光的輸出功率和光譜形狀。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期反射濾波器501、光學(xué)增益元件502、隔離器503和光學(xué)放大器504形成在包括硅、磷化銦或者其結(jié)合的單個(gè)半導(dǎo)體基底上。
圖5B是示出了周期BLS 500的一個(gè)實(shí)施方式的梳型輸出的示意圖。如圖5B中所示，每個(gè)單獨(dú)光譜層511上的RIN被最小化，如上所述。如圖5B中所示，單獨(dú)光譜層的全局形狀被調(diào)整，如上所述。
圖6A是控制每個(gè)單獨(dú)光譜層中的輸出功率并降低每個(gè)單獨(dú)光譜層上的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)的周期BLS的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。如圖6A中所示，周期BLS包括周期反射光譜濾波器601、光學(xué)增益元件602和隔離器603。周期濾波器601調(diào)整在每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率。如圖6中所示，周期濾波器601具有1 Xn AWG濾波器604。 一個(gè)或多個(gè)可變光學(xué)控制元件605被耦合到AWG元件604的"n"個(gè)波導(dǎo)輸出的每個(gè)波導(dǎo)輸出，從而單獨(dú)調(diào)整每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率。對于另一個(gè)實(shí)施方式，周期濾波器601具有耦合到—個(gè)或多個(gè)可變光學(xué)控制元件上的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具(Fabry-Perotetalon)。對于一個(gè)實(shí)施方式，通過控制AWG604的"n"個(gè)波導(dǎo)輸出的每個(gè)波導(dǎo)輸出中的反射率來調(diào)整每個(gè)單獨(dú)光譜層中的光學(xué)功率。對于一個(gè)實(shí)施方式，可變光學(xué)控制元件605是可變反射率元件，例如具有固定的外部反射率的可變傳輸裝置。對于另一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)控制元件605具有結(jié)合在其功能內(nèi)的反射率。
對于一個(gè)實(shí)施方式，通過控制在單獨(dú)光譜層內(nèi)的損耗來調(diào)整光學(xué)功率。對于另一個(gè)實(shí)施方式，通過控制在單獨(dú)光譜層內(nèi)的增益來調(diào)整光學(xué)功率。例如，可變光學(xué)控制元件605可以是可變衰減器、可變光學(xué)放大器或者其任意結(jié)合。對于一個(gè)實(shí)施方式，可變光學(xué)控制元件605例如是熱調(diào)諧波導(dǎo)、電光波導(dǎo)、微機(jī)電結(jié)構(gòu)、基于電吸收效應(yīng)的裝置等等。對于一個(gè)實(shí)施方式，可變光學(xué)控制元件605是SOA (半導(dǎo)體光學(xué)放大器)，該SOA操作在增益飽和的狀態(tài)中以降低每個(gè)單獨(dú)光譜層上的RIN。對于一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)控制元件605包括用于控制穿過波導(dǎo)的光的數(shù)量的加熱器。例如，通過加熱波導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，式，可以
使用控制元件605剪裁單獨(dú)光譜層的形狀?？刂圃?05可以將單獨(dú)光譜層
的形狀剪裁成例如正弦曲線的、高斯的或頂部平坦的形狀。對于一個(gè)實(shí)施方
式，光學(xué)控制元件605和1XnAWG濾波器可以都被集成在單個(gè)集成光學(xué)芯片上，這降低了周期BLS的成本。對于一個(gè)實(shí)施方式，硅石(例如Si02)或聚合體波導(dǎo)被用于集成可變衰減器和AWG。對于一個(gè)實(shí)施方式，磷化銦
(InP)波導(dǎo)被用于SOA與AWG的合并集成。對于另一個(gè)實(shí)施方式，光學(xué)控制元件605和濾波器604是與光線耦合的單獨(dú)組件。
圖6B是示出了的周期BLS 600的一個(gè)實(shí)施方式的梳型的輸出相對于波長入的示意圖。如圖6B中所示，每個(gè)單獨(dú)光譜層612的輸出功率可以使用可變光學(xué)控制元件被調(diào)整，如上所述。
圖7是包括一個(gè)或多個(gè)周期寬帶光源的WDM-PON系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。如圖7所示，WDM-PON系統(tǒng)700包括位于中央局的光學(xué)線路
(OLT)單元701和位于遠(yuǎn)程地點(diǎn)處的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU) 702。 OLT 701包括第一組收發(fā)器(諸如收發(fā)器704)，用于將第一組光學(xué)信號沿光學(xué)傳輸媒介712 (諸如光纖、空氣或任何其他光學(xué)傳輸媒介)從OLT701到ONU702發(fā)送到下行方向714。收發(fā)器704包括發(fā)射機(jī)Tx 705和接收機(jī)Rx 706。Tx 705被用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到ONU702。 Rx706被用于從ONU702接收數(shù)據(jù)。如圖7中所示，1Xn波分復(fù)用器/解復(fù)用器(WDMMUX/De-MUX) 703被耦合到一組收發(fā)器，諸如收發(fā)器704。如圖7中所示，WDMMUX/De-MUX具有多個(gè)(n個(gè))波長信道。周期寬帶光源(BLS)709被耦合到WDM MUX/De-MUX704以將單獨(dú)光譜層的光發(fā)送到方向715以對諸如發(fā)射機(jī)705的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)Tx進(jìn)行波長鎖定。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期BLS源709在波段(例如從大約1420nm到大約1455nm)內(nèi)生成單獨(dú)光譜層。由周期BLS 709生成的單獨(dú)光譜層被自動(dòng)調(diào)整以匹配WDM MUX/De-MUX 704的波長信道l~n。因?yàn)閱为?dú)光譜層的寬度不比波長信道的寬度大，所以鄰近波長信道之
間的光學(xué)串?dāng)_被消除了。也就是說，周期BLS生成單獨(dú)光譜層以對發(fā)射機(jī)Tx進(jìn)行波長鎖定通過移除靠近每個(gè)信道外邊緣的注入的光來降低鄰近信道
之間的光學(xué)串?dāng)_。通過將波長信道之間的未使用的光學(xué)功率傳輸?shù)矫總€(gè)信道的中央來提高在每個(gè)波長信道內(nèi)的峰值光譜密度?？梢酝ㄟ^只在每個(gè)波長信
道的中央提供注入的BLS功率來降低系統(tǒng)的MUX/De-MUX的波長精確度。對于一個(gè)實(shí)施方式，MUX/DMUX 704是具有自由光譜范圍(FSR)的AWG，用于復(fù)用/解復(fù)用進(jìn)入每個(gè)波導(dǎo)的多個(gè)波長，所述每個(gè)波導(dǎo)在大約1280nm到大約1650nm的波長范圍內(nèi)。對于一個(gè)實(shí)施方式，MUX/DMUX 704滿足光學(xué)信道之間的間隔小于10nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，MUX/DMUX 704是陣列波導(dǎo)MUX/DMUX,該陣列波導(dǎo)MUX/DMUX滿足鄰近光學(xué)信道之間的光學(xué)間隔在大約25GHz到200GHz的范圍內(nèi)。
如圖7中所示，在ONU702處的另一組收發(fā)器(諸如收發(fā)器716)被用于將另一組光學(xué)信號沿著光學(xué)傳輸媒介712在上行方向715發(fā)送到OLT 701 。收發(fā)器716包括發(fā)射機(jī)Tx 713和接收機(jī)Rx 707。 Tx 713被用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到OLT 701 。 Rx707被用于從OLT 701接收數(shù)據(jù)。WDM MUX/De-MUX 708被耦合到在ONU 702處的一組收發(fā)器。如圖7中所示，WDM MUX/De-MUX708具有波長信道l~n。周期BLS 710被耦合到WDM MUX/De-MUX 708，從而將光的單獨(dú)光譜層發(fā)送到方向714以對位于遠(yuǎn)程地點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)(諸如收發(fā)器713)進(jìn)行波長鎖定。對于一個(gè)實(shí)施方式，周期BLS濾波器710在B波段(例如從大約1530nm到大約1565nm)內(nèi)生成單獨(dú)光譜層。從周期BLS 710發(fā)送的單獨(dú)光譜層的光被調(diào)整為匹配波長信道WDMMUX/De-MUX 708。對于一個(gè)實(shí)施方式， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)(諸如Tx 705和713)包括波長鎖定光源。對于一個(gè)實(shí)施方式， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)(諸如Tx 705和713)的波長鎖定光源當(dāng)被從周期BLS 710注入的單獨(dú)光譜層抑制時(shí)在激光發(fā)射閾值下操作。波長鎖定光源可以是法布里-珀羅激光器二極管、反射半導(dǎo)體放大器、可調(diào)諧激光器或者其任意結(jié)合，該波長鎖定光源被配置
為在激光發(fā)射閾值下操作從而被波長鎖定到由周期BLS 710提供的光譜層。如圖7中所示，控制單元716被耦合到一組收發(fā)器的接收機(jī)(諸如接收機(jī)Rx 706)、周期BLS 709和周期BLS 710?？刂茊卧?16是可以被用于基于從接收機(jī)(諸如接收機(jī)Rx 706)接收的信息來動(dòng)態(tài)控制由周期BLS 709和周期BLS710生成的單獨(dú)光譜層的可選控制電路。對于一個(gè)實(shí)施方式，控制單元716控制每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率。對于另一個(gè)實(shí)施方式，控制單元716控制每個(gè)光譜層中的中央波長。對于一個(gè)實(shí)施方式，OLT701和遠(yuǎn)程ONU702
彼此進(jìn)行通信從而控制每個(gè)單獨(dú)光譜層中的功率等級。該控制功能可以在OLT701和ONU 702之間的操作、執(zhí)行、管理(OAM)通信層(未示出)中被實(shí)施。對于一個(gè)實(shí)施方式，與每個(gè)單獨(dú)光譜層中的功率等級有關(guān)的信息被結(jié)合到單獨(dú)(例如監(jiān)督)數(shù)據(jù)包從而提供OLT 701和ONU 702之間的通信。
在上述說明中，參考了特定的示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明的實(shí)施方式。顯然，在不脫離本發(fā)明的寬泛的精神和范圍的請款下可以對本發(fā)明做出各種修改。相應(yīng)的，說明書和附圖被認(rèn)為是示例性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1、一種寬帶光源，該寬帶光源包括光學(xué)增益元件，該光學(xué)增益元件用于生成光；以及周期濾波器，該周期濾波器耦合到所述光學(xué)增益元件，以將所述光濾波成多個(gè)單獨(dú)光譜層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其中所述周期濾波器是反射濾波器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其中所述周期濾波器用于調(diào)整所 述光譜層中的每一個(gè)光譜層的光學(xué)功率。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其中所述周期濾波器是波長穩(wěn)定 的濾波器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其中所述光穿過所述光學(xué)增益元 件的次數(shù)不超過兩次。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其中所述周期濾波器具有 一個(gè)或多個(gè)光學(xué)功率控制元件，該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)功率控制元件被耦合，以控制所述光譜層中的每一個(gè)光譜層的光學(xué)功率。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，該寬帶光源還包括 隔離器，該隔離器耦合到所述光學(xué)增益元件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其中所述周期濾波器包括陣列波 導(dǎo)光柵、標(biāo)準(zhǔn)具、干涉儀、布拉格濾波器或者它們的任意結(jié)合。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其中所述光學(xué)增益元件包括半導(dǎo) 體光學(xué)放大器、光纖放大器或者它們的任意結(jié)合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，該寬帶光源還包括 增益平坦濾波器，該增益平坦濾波器耦合到所述光學(xué)增益元件。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光源，該寬帶光源還包括 光學(xué)放大器，該光學(xué)放大器耦合到所述光學(xué)增益元件。
12、 一種寬帶光源，該寬帶光源包括 光學(xué)增益元件，該光學(xué)增益元件用于生成光；周期濾波器，該周期濾波器耦合到所述光學(xué)增益元件，以將所述光濾波 成多個(gè)單獨(dú)光譜層，其中所述周期濾波器具有一個(gè)或多個(gè)控制元件以控制所 述單獨(dú)光譜層中的每一個(gè)光譜層的輸出功率。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的寬帶光源，其中所述周期濾波器是反射濾波器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的寬帶光源，其中所述周期濾波器和所述一個(gè)或多個(gè)控制元件被結(jié)合到單個(gè)集成光學(xué)芯片上。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的寬帶光源，其中所述一個(gè)或多個(gè)控制元件 中的控制元件包括可變反射率元件。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的寬帶光源，其中所述一個(gè)或多個(gè)控制元件 中的控制元件包括可變衰減器、可變光學(xué)放大器或者它們的任意結(jié)合。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的寬帶光源，該寬帶光源還包括 隔離器，該隔離器耦合到所述光學(xué)增益元件。
18、 一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一組收發(fā)器，用于將第一組光學(xué)信號沿著光學(xué)傳輸媒介發(fā)送到第一方向；第一波分復(fù)用器/解復(fù)用器(WDMMUX/De-MUX)，耦合到所述第一發(fā) 器組，其中所述第一 WDMMUX/De-MUX具有第一波長信道；以及第一周期寬帶光源，耦合到所述第一 WDM MUX/De-MUX，該第一周 期寬帶光源用于將光的第一單獨(dú)光譜層發(fā)送到第二方向，以波長鎖定所述第 一組收發(fā)器中的一個(gè)或多個(gè)第一收發(fā)器，其中所述第一單獨(dú)光譜層與所述第 一波長信道匹配。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括 第二組收發(fā)器，用于將第二組光信號沿著所述光學(xué)傳輸媒介發(fā)送到所述第二方向；第二 WDM MUX/De-MUX，耦合到所述第二組收發(fā)器，其中所述第二 WDM MUX/De-MUX具有第二波長信道；以及第二周期寬帶光源，耦合到所述第二 WDM MUX/De-MUX，該第二周期寬帶光源用于將光的第二單獨(dú)光譜層發(fā)送到所述第一方向，以波長鎖定所 述第二組收發(fā)器的一個(gè)或多個(gè)第二收發(fā)器，其中所述第二單獨(dú)光譜層與所述 第二波長信道匹配。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述一組收發(fā)器中的收發(fā)器包 括法布里-珀羅激光器、反射半導(dǎo)體放大器、可調(diào)諧激光器或者它們的任意女士 A^口 口 o
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括控制單元，耦合到所述第一組收發(fā)器和所述第一周期寬帶光源，以控制第一多個(gè)光譜層中的每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率。
22、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述第一周期寬帶光源包括光學(xué)增益元件，該光學(xué)增益元件用于生成光；以及周期濾波器，該周期濾波器耦合到所述光學(xué)增益元件。
23、 一種方法，該方法包括；將光的單獨(dú)光譜層從周期寬帶光源提供到具有波長信道的波分復(fù)用器/解復(fù)用器(WDMMUX/De-MUX)，將所述單獨(dú)光譜層匹配到所述波長信道；使所述單獨(dú)光譜層通過所述波長信道，從而波長鎖定耦合到所述WDMMUX/De-MUX的一個(gè)或多個(gè)收發(fā)器；以及調(diào)整在所述單獨(dú)光譜層中的光學(xué)功率。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中通過控制所述單獨(dú)光譜層中的反射率來執(zhí)行所述調(diào)整。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中通過控制所述單獨(dú)光譜層中的損耗來執(zhí)行所述調(diào)整。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中通過控制所述單獨(dú)光譜層中的增益來執(zhí)行所述調(diào)整。
27、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，該方法還包括對所述單獨(dú)光譜層的形狀進(jìn)行剪裁。
28、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述單獨(dú)光譜層比所述波長《道的寬度更窄。
29、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，該方法還包括穩(wěn)定所述單獨(dú)光譜層的位置。
全文摘要
描述了周期性濾波的寬帶光源的實(shí)施方式。周期性濾波的寬帶光源包括周期光譜濾波器，該周期光譜濾波器耦合到光學(xué)增益元件以生成光將所述光濾波成多個(gè)單獨(dú)光譜層。寬帶光源具有耦合到光學(xué)增益元件上的隔離器。周期寬帶光源可以是反射濾波器。周期寬帶光源可以調(diào)整每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率。周期濾波器可以包括一個(gè)或多個(gè)控制元件以控制每個(gè)光譜層中的光學(xué)功率。而且，波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)被描述為包括周期寬帶光源以發(fā)送單獨(dú)光譜層，從而波長鎖定一個(gè)或多個(gè)收發(fā)器。由周期寬帶光源發(fā)送的單獨(dú)光譜層與波分復(fù)用器/解復(fù)用器的波長信道相匹配。
文檔編號H04B10/155GK101689956SQ200880009439
公開日2010年3月31日 申請日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月22日
發(fā)明者H-Y·李, P·塞迪奇, W·V·索林 申請人:諾維拉光學(xué)公司