專利名稱：無源光網(wǎng)絡及其光網(wǎng)絡單元光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)，尤其涉及一種無源光網(wǎng)絡及其光網(wǎng)絡單元光模塊。
背景技術(shù)：
在如圖I所示的無源光網(wǎng)絡中，0LT(0ptical Line Terminator,光線路終端)通常設(shè)置在光纖通信系統(tǒng)的接入網(wǎng)系統(tǒng)的中心局，OLT負責將交換機中的電信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為光信號數(shù)據(jù)發(fā)送出去，并且接收外部傳送來的光信號，將其轉(zhuǎn)化為電信號輸送給交換機。OLT通過ODN (光饋線網(wǎng)絡)與ONU (optical net unit，光網(wǎng)絡單元)光模塊相連，ONU光模塊通常設(shè)置在局端，即用戶端或者大樓；Splitter為“分光器” 一般有2N個均分端口，如果輸入端口的光強為I，則每個輸出端口的光強為1/N。對于一個光接入系統(tǒng)，一般是I個OLT放在電信中心局，然后通過分光器，一般至少是I分32，或者I分64甚至I分128，即I個OLT帶32或64或128個ONU光模塊。每個ONU光模塊都與一個ONU系統(tǒng)設(shè)備相連，用以將ONU系統(tǒng)設(shè)備的電信號轉(zhuǎn)換為光信號在上行方向上發(fā)送至0LT。隨著各種自媒體，如微博、YuTobe等業(yè)務需求的不斷增長，產(chǎn)業(yè)界逐漸認識到，現(xiàn)有的 EPON (Ethernet Passive Optical Network,以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡)和 GPON (GigabitPassive Optical Network,吉比特無源光網(wǎng)絡)技術(shù)均難以滿足業(yè)務長期發(fā)展的需求,特別是在光纖到樓(FTTB)和光纖到節(jié)點(FTTN)場景。光接入網(wǎng)在帶寬、業(yè)務支撐能力以及接入節(jié)點設(shè)備功能和性能等方面都面臨新的升級需求。據(jù)分析，現(xiàn)有的光網(wǎng)絡中用戶對上行帶寬的需求在迅猛增長。然而現(xiàn)有技術(shù)的無源光網(wǎng)絡中雖然采用多種技術(shù)手段在擴展下行帶寬，然而在信號的上行方向上仍然是光網(wǎng)絡中的ONU光模塊均采用一個波長的光信號進行信號傳輸，也就是說，光網(wǎng)絡中的各ONU光模塊不得不采用時分復用的方式來復用上行信道。假設(shè)上行方向的信號傳輸速率為20. 3125Gbps，在I個OLT帶128個ONU光模塊的情況下，128個ONU光模塊復用一個上行信道，每個ONU光模塊則只能分配有10. 3125X l/128Gbps的速率，分配的帶寬非常有限。目前雖然業(yè)內(nèi)有20G PON技術(shù)和WDM技術(shù)，將其結(jié)合組成TWDM PON技術(shù)，進一步提高系統(tǒng)的容量，解決與日俱增的網(wǎng)絡帶寬擴容的需求。然而，目前這種WDM PON技術(shù)僅是基于CWDM的有限波長的復用(全波16個波長，一般只用到了 1320波段的4個波長)，即便是引入了 DWDM技術(shù)，受制于外調(diào)制激光器的譜寬和波長溫漂等特性的限制，信道間隔也只是控制在200GHz間隔(C波段45個信道)。因此，現(xiàn)有的光網(wǎng)絡不能提供足夠的上行信道帶寬，無法滿足日益增長的業(yè)務需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供了一種無源光網(wǎng)絡及其光網(wǎng)絡單元光模塊，用以提高光網(wǎng)絡以及ONU光模塊的上行方向的帶寬。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光網(wǎng)絡單元光模塊，其中包括激光發(fā)射單元，所述激光發(fā)射單元包括激光器及其驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路用以接收ONU系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送的電信號，根據(jù)接收的電信號驅(qū)動所述激光器進行激光發(fā)射；溫度補償電路，用以根據(jù)所述激光器內(nèi)置的熱電偶的阻值的變化，調(diào)節(jié)輸出到所述激光器內(nèi)置的TEC的溫度調(diào)節(jié)電壓。其中，所述溫度補償電路具體包括分壓電路，與所述激光器內(nèi)置的熱電偶串聯(lián)；標準電壓輸出電路，用以輸出標準電壓到所述分壓電路以及與其串聯(lián)的熱電偶上；電壓比較電路，其一個電壓輸入端，與所述分壓電路和所述熱電偶的連接點相連，用以獲取所述分壓電路上的電壓，另一個電壓輸入端接入?yún)⒖茧妷?；所述電壓比較電路比較兩個電壓輸入端的電壓，得到兩者的電壓差，將電壓差從其輸出端輸出；電壓調(diào)節(jié)電路，其輸入端與所述電壓比較電路的輸出端相連，根據(jù)所述電壓比較電路輸出的電壓差，調(diào)節(jié)其輸出端輸出的所述溫度調(diào)節(jié)電壓。進一步，所述光模塊還包括中心波長調(diào)節(jié)電路，用以接收控制指令，根據(jù)接收的控制指令輸出相應的電壓作為所述參考電壓到所述電壓比較電路的另一個電壓輸入端?；蛘?，所述溫度補償電路具體包括激光器溫度確定單元，用于測量所述激光器內(nèi)置的熱電偶的阻值或電壓，根據(jù)測量結(jié)果計算所述激光器的當前溫度值；并根據(jù)計算的當前溫度值與溫度設(shè)定值之間的差值，增大或減小輸出的調(diào)節(jié)電壓；溫度調(diào)節(jié)電壓輸出電路，用于接收激光器溫度確定單元輸出的調(diào)節(jié)電壓，根據(jù)接收的調(diào)節(jié)電壓輸出相應的電流作為所述溫度調(diào)節(jié)電壓。較佳地，所述驅(qū)動電路的偏置電流提供管腳通過電感與所述激光器中的激光發(fā)射二極管的陰極相連；所述驅(qū)動電路的一個調(diào)制電流提供管腳通過第一電阻與所述激光器中的激光發(fā)射二極管的陰極相連。所述驅(qū)動電路的另一個調(diào)制電流提供管腳通過第二電阻與所述激光器中的激光發(fā)射二極管的陽極相連，并且第二電阻與第一電阻匹配。所述驅(qū)動電路還用于監(jiān)測流過所述激光器內(nèi)置的ro管的電流，根據(jù)監(jiān)測的電流調(diào)整輸出到所述激光器的偏置電流，保證激光器輸出的光功率穩(wěn)定。所述激光器為CML激光器。所述光模塊采用SFP封裝形式，其管腳定義與現(xiàn)有的ONU光模塊的管腳定義相兼容進一步，所述光模塊還包括激光接收單元，用以接收無源光網(wǎng)絡中的下行光信號，并將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送給ONU系統(tǒng)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種無源光網(wǎng)絡，包括光線路終端光模塊0LT、第一波分復用器WDM、第二波分復用器WDM、多個ONU光模塊；
其中，所述ONU光模塊中的激光發(fā)射單元包括激光器及其驅(qū)動電路，以及溫度補償電路；所述激光發(fā)射單元的驅(qū)動電路用以接收ONU系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送的電信號，根據(jù)接收的電信號驅(qū)動所述CML激光器發(fā)射特定波長的光信號；所述溫度補償電路用以根據(jù)所述激光器內(nèi)置的熱電偶的阻值的變化，調(diào)節(jié)輸出到所述激光器內(nèi)置的TEC的溫度調(diào)節(jié)電壓；不同ONU光模塊發(fā)射的光信號的波長不同；各ONU光模塊發(fā)射的光信號經(jīng)第一 WDM耦合到光纖，經(jīng)光纖、第二 WDM傳輸至所述OLT ； 針對ONU光模塊發(fā)射的不同波長的光信號，所述OLT中包括多個激光接收單元，分別用以接收每種波長的光信號，并將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后發(fā)送給交換機。
較佳地，所述ONU光模塊發(fā)射的光信號的波長位于C波段或L波段；不同的ONU光模塊所發(fā)射的光信號之間，最小的頻率間隔為50GHz。進一步，所述光網(wǎng)絡還包括陣列波導光柵AWG ；所述AWG的上行端口與第一 WDM相連，所述AWG的各下行端口分別連接一個ONU光模塊；各ONU光模塊發(fā)射的光信號經(jīng)所述AWG的各下行端口發(fā)送到第一 WDM,經(jīng)第一 WDM耦合到光纖，經(jīng)光纖、第二 WDM發(fā)送至所述0LT。本發(fā)明實施例的ONU光模塊采用了溫度補償電路，使得激光器發(fā)射的激光的中心波長避免受到溫度的影響而產(chǎn)生較大偏移，保證發(fā)射的激光的中心波長的穩(wěn)定性，從而ONU光模塊發(fā)射的光信號可以達到中心波長偏移較小的效果；這樣，不同的ONU光模塊發(fā)射上行光信號的頻率間隔可以更小，從而在光網(wǎng)絡中可以容納更多的上行信道，從而提高了光網(wǎng)絡上行方向的帶寬；同時，還可以減少復用同一上行信道的ONU光模塊的數(shù)量，使得每個ONU光模塊的上行帶寬也得以提高。進一步，本發(fā)明實施例的ONU光模塊中的激光發(fā)射單元采用了 CML激光器，可以將譜寬控制在0. 2nm以下，并且將發(fā)射光的光譜穩(wěn)定鎖模在ITU-T的波長格點上，具有更優(yōu)的光譜特性，可以更進一步縮小上行信道之間的間隔，更進一步提高光網(wǎng)絡上行方向的帶寬；同時，還可以更進一步減少復用同一上行信道的ONU光模塊的數(shù)量，使得每個ONU光模塊的上行帶寬也得以更進一步提高。進一步，本發(fā)明實施例的ONU光模塊還采用了中心波長調(diào)節(jié)電路，可以對激光器發(fā)射的激光的中心波長進行調(diào)節(jié)。這種可調(diào)節(jié)激光中心波長的ONU光模塊相比于現(xiàn)有技術(shù)的只能發(fā)射特定波長的ONU光模塊，具有更佳的安裝、維護的方便性，生產(chǎn)廠家或者運營商不必對發(fā)射不同波長的ONU光模塊進行統(tǒng)一規(guī)劃,而是生產(chǎn)、安裝統(tǒng)一的ONU光模塊,根據(jù)現(xiàn)場需求對其進行調(diào)節(jié)使之發(fā)射所需波長的激光。從而大大降低生產(chǎn)、安裝、維護、管理成本。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)的無源光網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本發(fā)明實施例的ONU光模塊中的激光發(fā)射單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路框圖；圖2b為本發(fā)明實施例的激光器的內(nèi)部電路示意圖；圖2c為本發(fā)明實施例的溫度補償電路的一種具體實現(xiàn)電路框圖；圖2d為本發(fā)明實施例的溫度補償電路的一種具體實現(xiàn)電路；
圖2e為本發(fā)明實施例的電壓調(diào)節(jié)電路輸出正脈寬較大的脈沖調(diào)制波的示意圖；圖2f為本發(fā)明實施例的電壓調(diào)節(jié)電路輸出正脈寬較小的脈沖調(diào)制波的示意圖；圖2g為本發(fā)明實施例的溫度補償電路的另一種具體實現(xiàn)電路框圖；圖2h為本發(fā)明實施例的激光器及其驅(qū)動電路的具體電路圖；圖3為本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的點對點方式進行信號上行傳輸?shù)臒o源光網(wǎng)絡；
圖5為本發(fā)明實施例的多點對一點方式進行信號上行傳輸?shù)臒o源光網(wǎng)絡。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節(jié)僅僅是為了使讀者對本發(fā)明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節(jié)也可以實現(xiàn)本發(fā)明的這些方面。本申請使用的“模塊”、“系統(tǒng)”等術(shù)語旨在包括與計算機相關(guān)的實體，例如但不限于硬件、固件、軟硬件組合、軟件或者執(zhí)行中的軟件。例如，模塊可以是，但并不僅限于處理器上運行的進程、處理器、對象、可執(zhí)行程序、執(zhí)行的線程、程序和/或計算機。本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡中，不同的ONU光模塊在上行方向上發(fā)射不同波長的光信號，即上行方向采用波分復用的方式發(fā)送信號，并且，還進一步縮小上行信道之間的間隔，從而擴展系統(tǒng)的上行信道的容量，達到提高系統(tǒng)上行帶寬的目的。為縮小信道間隔，可以通過提高激光中心波長的穩(wěn)定性來實現(xiàn)。因此，本發(fā)明實施例的ONU光模塊中采用溫度補償電路來提高ONU光模塊發(fā)射的激光的中心波長的穩(wěn)定性，減小中心波長受溫度的影響，從而不同的ONU光模塊在上行方向上發(fā)射不同波長的光信號時，可以縮小不同上行信道之間的間隔，而仍然保證上行光信號不互相干擾，保證上行光信號的質(zhì)量；也就達到了提高光網(wǎng)絡以及ONU光模塊的上行方向的帶寬的目的。下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案。本發(fā)明實施例的ONU光模塊中的激光發(fā)射單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路框圖，如圖2a所示，包括激光器201及其驅(qū)動電路202、溫度補償電路203。驅(qū)動電路202用以接收ONU系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送的電信號，根據(jù)接收的電信號驅(qū)動激光器201發(fā)射特定波長的激光(光信號)。溫度補償電路203用以根據(jù)所述激光器201內(nèi)置的熱電偶的阻值的變化，調(diào)節(jié)輸出到所述激光器201內(nèi)置的TEC的溫度調(diào)節(jié)電壓；輸入到所述激光器201內(nèi)置的TEC的溫度調(diào)節(jié)電壓，用以調(diào)節(jié)所述激光器201的溫度。通過溫度補償電路203可以使得激光器201保持在一個穩(wěn)定的溫度值，避免其發(fā)射的激光的中心波長的較大漂移，從而可以縮小不同上行信道之間的間隔，達到提高光網(wǎng)絡以及ONU光模塊的上行方向的帶寬的目的。具體地，圖2b不出了激光器201的內(nèi)部電路不意圖。圖2b中的1-9表不激光器封裝后的外接管腳。在激光器201外可以與熱電偶串聯(lián)一個電阻，在熱電偶與該電阻上加載一個穩(wěn)定的電壓；由于激光器201內(nèi)置的熱電偶的阻值通常會隨著激光器201中的溫度的改變而改變，溫度補償電路203通過監(jiān)測激光器外、與該熱電偶串聯(lián)的電阻上的電壓，可以了解到熱電偶的阻值，進而了解到激光器201內(nèi)的溫度。溫度補償電路203輸出的溫度調(diào)節(jié)電壓通過圖2b中的第1、2管腳輸入到激光器201中內(nèi)置的TEC (Thermoelectric cooler,半導體制冷器)。TEC根據(jù)第I、2管腳之間的電壓差對激光器201進行溫度調(diào)節(jié)。因此，溫度補償電路203可以通過輸入到激光器201的溫度調(diào)節(jié)電壓的大小、正負來控制調(diào)節(jié)激光器201內(nèi)的溫度。而激光器201所處溫度點直接影響激光器輸出激光的中心波長。換言之，如果希望激光器輸出激光的中心波長偏移小、穩(wěn)定，則需要控制激光器的溫度恒定。溫度補償電路203通過監(jiān)測所述激光器201內(nèi)置的熱電偶的阻值的變化，從而監(jiān)測到激光器201內(nèi)的溫度，進而根據(jù)監(jiān)測的熱電偶的電壓
調(diào)節(jié)輸出到溫度調(diào)節(jié)電壓來實現(xiàn)對激光器201內(nèi)的溫度的控制，保持激光器201內(nèi)的溫度保持在某個溫度值。溫度補償電路203的一種具體實現(xiàn)電路的框圖如圖2c所示，包括電壓比較電路801和電壓調(diào)節(jié)電路802、分壓電路803、標準電壓輸出電路804。圖2h中示出了一個具體的分壓電路803，圖2d示出了電壓比較電路801、電壓調(diào)節(jié)電路802、標準電壓輸出電路804的具體電路。分壓電路803與所述激光器201內(nèi)置的熱電偶串聯(lián)；分壓電路803具體可以是一個電阻，圖2h的電阻R13即為分壓電路803 :電阻R13與激光器201內(nèi)置的熱電偶串聯(lián)，
2.5V的標準電壓被加載到電阻R13與熱電偶上。標準電壓輸出電路804輸出標準電壓到所述分壓電路以及與其串聯(lián)的熱電偶上。標準電壓輸出電路804輸出的標準電壓，比如可以是3V，或者2. 3V的直流電壓，具體電壓值本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況來設(shè)定。圖2d中的U8MAX8842芯片及其外圍元件構(gòu)成了標準電壓輸出電路804。U8MAX8842芯片為穩(wěn)壓電路芯片。U8MAX8842芯片的第6管腳輸出了 2. 5V的標準電壓被加載到分壓電路803與熱電偶上。電壓比較電路801的一個電壓輸入端，與分壓電路803和激光器201內(nèi)置的熱電偶的連接點相連，從而可以監(jiān)測到熱電偶上的電壓的變化，或者分壓電路803上的電壓的變化。由于熱電偶的阻值會隨著溫度的改變而改變，在熱電偶上的電壓也會相應改變，同樣，在分壓電路803上的電壓也會相應改變；也就是說，分壓電路803上的電壓的變化，或者熱電偶上的電壓的變化，反映了激光器201內(nèi)的溫度的變化。電壓比較電路801的另一個電壓輸入端接入?yún)⒖茧妷骸ｋ妷罕容^電路801比較兩個電壓輸入端的電壓，得到兩者的電壓差，將電壓差從其輸出端輸出。圖2d中的U7NCS2001芯片和U5NCS2001芯片及其外圍元件構(gòu)成了電壓比較電路801。U7NCS2001芯片和U5NCS2001芯片都為比較器芯片。圖2d中的電壓比較電路801的一個電壓輸入端為U7NCS2001芯片的電壓輸入管腳3,該電壓比較電路801的另一個電壓輸入端為U5NCS2001芯片的電壓輸入管腳4，該電壓比較電路801的輸出端為U5NCS2001芯片的電壓輸出管腳I。電壓調(diào)節(jié)電路802的輸入端與電壓比較電路801的輸出端相連，其輸出端與激光器201內(nèi)置的TEC相連；電壓調(diào)節(jié)電路802根據(jù)電壓比較電路801輸出的電壓差，調(diào)節(jié)其輸出端輸出到TEC的溫度調(diào)節(jié)電壓。
圖2d中的U6MAX8521芯片及其外圍元件構(gòu)成了電壓調(diào)節(jié)電路802，U6MAX8521芯片為壓控PWM芯片。電壓調(diào)節(jié)電路802的輸入端即為U6MAX8521芯片的管腳10，從圖2d可以看出，電壓調(diào)節(jié)電路802的輸入端，即U6MAX8521芯片的管腳10與U5NCS2001芯片的電壓輸出管腳I相連，U6MAX8521芯片根據(jù)電壓比較電路801輸出的電壓，進行PWM波的脈寬調(diào)制，調(diào)制后的PWM (Pulse-ffidth Modulation，脈寬調(diào)制)波從U6MAX8521芯片的管腳18和19輸出；而U6MAX8521芯片的管腳18和19分別與激光器201的TEC-(圖2b中的第I管腳)和TEC+ (圖2b中的第2管腳)相連，從而將調(diào)制后的PWM波輸出到激光器的TEC。例如，在需要對激光器進行升溫時，電壓調(diào)節(jié)電路802輸出正脈寬比較大的脈沖調(diào)制波，如圖2e所示；在需要對激光器進行降溫時，電壓調(diào)節(jié)電路802輸出正脈寬較小、負脈寬較大的脈沖調(diào)制波，如圖2f所示。溫度補償電路203的另一種具體實現(xiàn)電路的框圖如圖2g所示，包括激光器溫度 確定單元1201、溫度調(diào)節(jié)電壓輸出電路1202。激光器溫度確定單元1201具體可以是具有熱電偶阻值測量功能的單片機、處理器，或者是具有電壓測量功能的單片機、處理器。激光器溫度確定單元1201測量激光器201內(nèi)置的熱電偶的阻值或電壓，根據(jù)測量結(jié)果計算激光器201的當前溫度值，根據(jù)計算的當前溫度值與溫度設(shè)定值之間的差值，增大或減小輸出的調(diào)節(jié)電壓。其中的溫度設(shè)定值是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際情況設(shè)置的。溫度調(diào)節(jié)電壓輸出電路1202接收激光器溫度確定單元1201輸出的調(diào)節(jié)電壓，根據(jù)接收的調(diào)節(jié)電壓輸出相應的電壓作為溫度調(diào)節(jié)電壓到激光器201內(nèi)置的TEC。溫度調(diào)節(jié)電壓輸出電路1202具體可以是壓控PWM電路。進一步,激光器201具體可以是CML (chirp managed laser,啁啾管理激光器)激光器,CML激光器將發(fā)射的激光的光譜控制在0. 2nm以下,進而還可以將中心波長穩(wěn)定鎖定在ITU-T格點上，使得中心波長的偏移在+/-0. 02nm之間。這樣，就可以更進一步縮小信道間隔，從而可以更進一步為網(wǎng)絡系統(tǒng)擴容，提供更多的信道，以達到更進一步提高系統(tǒng)帶寬的目的。進一步，本發(fā)明實施例的ONU光模塊中還可包括中心波長調(diào)節(jié)電路204。中心波長調(diào)節(jié)電路204用以接收控制指令，根據(jù)接收的控制指令輸出相應的電壓作為接入電壓比較電路801的另一個電壓輸入端的參考電壓。即中心波長調(diào)節(jié)電路204根據(jù)接收的控制指令，輸出相應的參考電壓。中心波長調(diào)節(jié)電路204具體可以包括單片機、微控器、處理器等，中心波長調(diào)節(jié)電路204具體可以通過通信端口，如串行通信端口 USB、RS232等接收控制指令，也可以通過管腳檢測的開關(guān)狀態(tài)來接收、獲取工程人員設(shè)置的控制指令。事實上，中心波長調(diào)節(jié)電路204輸出的參考電壓與激光器201發(fā)射的激光的波長之間具有對應的關(guān)系；中心波長調(diào)節(jié)電路204輸出的參考電壓與激光器發(fā)射的激光的波長之間的關(guān)系，技術(shù)人員可以根據(jù)經(jīng)驗或?qū)嶒灥贸觥＠?，根?jù)經(jīng)驗或?qū)嶒灥贸龅膶P(guān)系為在溫度不發(fā)生改變的情況下，若中心波長調(diào)節(jié)電路204輸出的參考電壓增大，則電壓比較電路801得到的兩個電壓輸入端之間的電壓差會減小，從而PWM電路802減小脈沖調(diào)制電流的脈寬，導致輸入激光器201的溫度調(diào)節(jié)電壓減小，激光器201發(fā)射的激光的波長變長;在溫度不發(fā)生改變的情況下，若中心波長調(diào)節(jié)電路204輸出的參考電壓減小，則電壓比較電路801得到的兩個電壓輸入端之間的電壓差會增大，從而PWM電路802增大脈沖調(diào)制電流的脈寬，導致輸入激光器的溫度調(diào)節(jié)電壓增大，激光器發(fā)射的激光的波長變短。技術(shù)人員在得到中心波長調(diào)節(jié)電路204輸出的參考電壓與激光器發(fā)射的激光的波長之間的關(guān)系后，將需要激光器發(fā)射的激光的波長所對應的參考電壓預置到中心波長調(diào)節(jié)電路204中。中心波長調(diào)節(jié)電路204接收的控制指令若指示輸出某個波長的激光，則中心波長調(diào)節(jié)電路204輸出與該波長相對應的參考電壓。例如，中心波長調(diào)節(jié)電路204接收的控制指令指示輸出A波長的激光，則中心波長調(diào)節(jié)電路204輸出參考電壓A ;中心波長調(diào)節(jié)電路204接收的控制指令指示輸出B波長的激光，則中心波長調(diào)節(jié)電路204輸出參考電壓B。中心波長調(diào)節(jié)電路204可以通過輸出不同的參考電壓值來實現(xiàn)激光器發(fā)射不同中心波
長的激光。例如，中心波長調(diào)節(jié)電路204可以通過輸出9個不同的參考電壓值，來控制ONU光模塊發(fā)射9種不同波長的激光(光信號)。通常CML激光器工作于連續(xù)發(fā)射模式，而ONU光模塊中的激光發(fā)射單元則需要工作在突發(fā)發(fā)射模式，以適應用戶并不連續(xù)發(fā)送上行數(shù)據(jù)的情況。如果在ONU光模塊中應用工作于連續(xù)發(fā)射模式的激光發(fā)射單元，則無法在一個較短的時間內(nèi)進入正常工作狀態(tài)進行光信號的正常發(fā)射。圖2b所示的激光器即為CML激光器。從圖2b可以看出，CML激光器的陰極通過第4管腳和第7管腳分別通過一個電阻(RF)和電感(LI)輸出。通常，驅(qū)動電路提供的偏置電流和調(diào)制電流的管腳都是與第4管腳相連。本發(fā)明發(fā)明人對現(xiàn)有技術(shù)的電路進行分析，發(fā)現(xiàn)這種連接方式應用在連續(xù)發(fā)射模式下沒有問題，但是如果應用在突發(fā)發(fā)射模式下，則會導致在突發(fā)發(fā)射激光時，驅(qū)動電路提供的偏置電流在一段時間內(nèi)會大量消耗在第4管腳的電阻上，從而無法為CML激光器提供足夠的BIAS偏置電流，使激光器正常工作?；谏鲜龅姆治觯景l(fā)明實施例提供的激光發(fā)射單元中，如圖2h所示，包括用于發(fā)射激光的激光發(fā)射二極管，以及用于探測激光的激光探測二極管。驅(qū)動電路的偏置電流提供管腳通過電感(圖2h中的LI)與所述CML激光器的陰極(即激光發(fā)射二極管的陰極)相連，即驅(qū)動電路的偏置電流提供管腳與圖2b中的第7管腳相連；所述驅(qū)動電路的調(diào)制電流提供管腳通過電阻(圖2h中的RF)與所述CML激光器的陰極(即激光發(fā)射二極管的陰極)相連，即驅(qū)動電路的一個調(diào)制電流提供管腳與圖2b中的第4管腳相連。由于采用驅(qū)動器的偏置電流走激光器的第7管腳，調(diào)制電流走激光器的第4管腳的方式，偏置電流不會消耗在第4管腳的電阻上，調(diào)制電流則不會受到電感對交流信號的阻隔作用，從而加載在激光器上，形成調(diào)制。進一步，驅(qū)動電路的另一個調(diào)制電流提供管腳通過另一個電阻(圖2h中的R4)與CML激光器的陽極(即激光發(fā)射二極管的陽極，圖2b中的第3管腳)相連，這樣，驅(qū)動電路輸出的調(diào)制電流通過圖2b中的第3管腳和第4管腳形成回路，并且與第3管腳相連的電阻(R4)可以用來匹配與第4管腳相連的電阻(RF)，從而實現(xiàn)激光器正常工作在突發(fā)模式下。進一步，驅(qū)動電路還用于監(jiān)測流過所述CML激光器內(nèi)置的(探測二極管)管的電流，根據(jù)監(jiān)測的電流調(diào)整輸出到所述CML激光器的偏置電流，保證激光器輸出的光功率穩(wěn)定。具體地，驅(qū)動電路通過圖2b中的第6管腳可以檢測到流過ro管的電流，驅(qū)動電路通過內(nèi)置電阻將電流轉(zhuǎn)換為電壓，通過該轉(zhuǎn)換的電壓值驅(qū)動電路調(diào)整輸出的偏置電流；若轉(zhuǎn)換的電壓值高于參考電壓值，則減小輸出的偏置電流；若轉(zhuǎn)換的電壓值低于參考電壓值，則增加輸出偏置電流；從而保證CML激光器輸出的光功率穩(wěn)定，不受溫度等的影響而光功率漂移。進一步，ONU光模塊中還包括激光接收單元，用以接收無源光網(wǎng)絡中的下行光信號，并將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送給ONU系統(tǒng)設(shè)備。ONU光模塊中的激光接收單元采用現(xiàn)有無源光網(wǎng)絡中常用的結(jié)構(gòu)即可，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的電路，此處不再贅述。本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所 示，包括光線路終端光模塊 0LT301、第一波分復用器 WDM302、第二波分復用器 WDM303、AWG (Arrayed WaveguideGrating,陣列波導光柵)304、第二 AWG305、至少一個(多個)ONU (光網(wǎng)絡單元)光模塊305。無源光網(wǎng)絡中ONU光模塊305的個數(shù)為多個；無源光網(wǎng)絡中的ONU光模塊發(fā)射不同波長的上行光信號。ONU光模塊305在接收了 ONU系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送的電信號后，轉(zhuǎn)換為光信號(即上行光信號)輸出。具體地，ONU光模塊的激光發(fā)射單元在接收了 ONU系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送的電信號后，將接收的電信號轉(zhuǎn)換為特定波長的(上行)光信號輸出。各ONU光模塊輸出的光信號經(jīng)第WDM302耦合到光纖，第一 WDM302與第二 WDM303通過光纖相連，由各ONU光模塊輸出的光信號經(jīng)光纖、第二 WDM303發(fā)送至0LT301。針對光纖中傳輸?shù)母鞑煌ㄩL的上行光信號，在0LT301中分別有用以探測、接收該波長信號的激光接收單元，并將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后發(fā)送給交換機。換言之，針對ONU光模塊發(fā)送的各不同波長的光信號，0LT301中包括多個激光接收單元，分別用以接收每種波長的(上行)光信號，并將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后發(fā)送給交換機。例如，無源光網(wǎng)絡中的ONU光模塊發(fā)射的光信號的波長(頻率)有n種，則在0LT301中有n個激光接收單元分別接收ONU光模塊發(fā)射的n種波長(頻率)的光信號(n為自然數(shù))。由于ONU光模塊305中的激光發(fā)射單元采用CML激光器，可以將譜寬控制在0. 2nm以下，并且將發(fā)射光的光譜穩(wěn)定鎖模在ITU-T的波長格點上，具有更優(yōu)的光譜特性，從而ONU光模塊305發(fā)射的光信號可以達到譜寬較窄、中心波長偏移較小的效果；這樣，不同的ONU光模塊發(fā)射上行光信號的頻率間隔可以更小，甚至達到間隔50GHz。從而在光網(wǎng)絡中可以容納更多的上行信道，可以減少復用同一上行信道的ONU光模塊的數(shù)量，使得每個ONU光模塊的上行帶寬得以提高。光線路終端光模塊0LT301中的各激光發(fā)射單元發(fā)射的激光經(jīng)第二 WDM303耦合到光纖中。第一 WDM302與第二 WDM303通過光纖相連，由各激光發(fā)射單元發(fā)射的激光，在光纖中傳輸?shù)竭_第二 WDM303。AWG304與第一 WDM302通過光纖相連，經(jīng)由第一 WDM302輸出的光信號進入到AWG304的上行端口后，AWG304將不同波長的光信號通過不同的下行端口分別輸出。AWG304的各下行端口分別連接一個ONU光模塊305。對于無源光網(wǎng)絡中設(shè)置有AWG304的情況，各ONU光模塊305發(fā)射的光信號經(jīng)AWG304的各下行端口發(fā)送到第一 WDM302，經(jīng)第一 WDM302耦合到光纖，經(jīng)光纖、第二 WDM303發(fā)送至0LT301。此外，無源光網(wǎng)絡中0LT301的各激光發(fā)射單元發(fā)射的激光經(jīng)第一 WDM302耦合輸入到光纖，經(jīng)所述光纖傳輸以及所述AWG的分光后,從輸出相應波長激光的端口輸出到ONU光模塊，ONU光模塊的激光接收單元將接收的特定波長的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后，將轉(zhuǎn)換的電信號輸出到ONU系統(tǒng)設(shè)備，ONU系統(tǒng)設(shè)備對電信號進行處理。0LT301中的激光發(fā)射單元和激光接收單元可以采用現(xiàn)有無源光網(wǎng)絡中常用的結(jié)構(gòu)即可，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的電路，此處不再贅述。應用本發(fā)明實施例的ONU光模塊的無源光網(wǎng)絡，可以采用點對點方式進行信號上行傳輸，而不必米用現(xiàn)有技術(shù)的多點對一點的方式進行信號的上行傳輸，從而大大增加了每個ONU光模塊的上行帶寬。當然，本發(fā)明實施例的ONU光模塊也可應用在多點對一點的上行傳輸方式的無源光網(wǎng)絡中。圖4示出了一種采用點對點方式進行信號上行傳輸?shù)臒o源光網(wǎng)絡；其中包括m個ONU光模塊(m為自然數(shù))，各ONU光模塊發(fā)射的光信號的波長均不相同，即m個ONU光模塊發(fā)射m個不同波長的光信號；這樣，無源光網(wǎng)絡中具有m個上行信道。在OLT中包括有m個激光接收單元分別對應m個ONU光模塊，其中，激光接收單元接收的光信號的波長與其對應的ONU光模塊所發(fā)射的光信號的波長相同。假設(shè)m為180，則從第I光網(wǎng)絡單元光模塊到第180光網(wǎng)絡單元光模塊的激光發(fā)射單元所發(fā)射的激光(光信號)的波長(頻率)位于L波段，如下表I所示表權(quán)利要求
1.一種光網(wǎng)絡單元光模塊，其中包括激光發(fā)射單元，其特征在于，所述激光發(fā)射單元包括 激光器及其驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路用以接收ONU系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送的電信號，根據(jù)接收的電信號驅(qū)動所述激光器進行激光發(fā)射； 溫度補償電路，用以根據(jù)所述激光器內(nèi)置的熱電偶的阻值的變化，調(diào)節(jié)輸出到所述激光器內(nèi)置的TEC的溫度調(diào)節(jié)電壓。
2.如權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于，所述溫度補償電路具體包括 分壓電路，與所述激光器內(nèi)置的熱電偶串聯(lián)； 標準電壓輸出電路，用以輸出標準電壓到所述分壓電路以及與其串聯(lián)的熱電偶上； 電壓比較電路，其一個電壓輸入端，與所述分壓電路和所述熱電偶的連接點相連，用以獲取所述分壓電路上的電壓，另一個電壓輸入端接入?yún)⒖茧妷?；所述電壓比較電路比較兩個電壓輸入端的電壓，得到兩者的電壓差，將電壓差從其輸出端輸出； 電壓調(diào)節(jié)電路，其輸入端與所述電壓比較電路的輸出端相連，根據(jù)所述電壓比較電路輸出的電壓差，調(diào)節(jié)其輸出端輸出的所述溫度調(diào)節(jié)電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，還包括 中心波長調(diào)節(jié)電路，用以接收控制指令，根據(jù)接收的控制指令輸出相應的電壓作為所述參考電壓到所述電壓比較電路的另一個電壓輸入端。
4.如權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于，所述溫度補償電路具體包括 激光器溫度確定單元，用于測量所述激光器內(nèi)置的熱電偶的阻值或電壓，根據(jù)測量結(jié)果計算所述激光器的當前溫度值；并根據(jù)計算的當前溫度值與溫度設(shè)定值之間的差值，增大或減小輸出的調(diào)節(jié)電壓； 溫度調(diào)節(jié)電壓輸出電路，用于接收激光器溫度確定單元輸出的調(diào)節(jié)電壓，根據(jù)接收的調(diào)節(jié)電壓輸出相應的電流作為所述溫度調(diào)節(jié)電壓。
5.如權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于， 所述驅(qū)動電路的偏置電流提供管腳通過電感與所述激光器中的激光發(fā)射二極管的陰極相連；所述驅(qū)動電路的一個調(diào)制電流提供管腳通過第一電阻與所述激光器中的激光發(fā)射二極管的陰極相連。
6.如權(quán)利要求5所述的光模塊,其特征在于， 所述驅(qū)動電路的另一個調(diào)制電流提供管腳通過第二電阻與所述激光器中的激光發(fā)射二極管的陽極相連，并且第二電阻與第一電阻匹配。
7.如權(quán)利要求6所述的光模塊，其特征在于， 所述驅(qū)動電路還用于監(jiān)測流過所述激光器內(nèi)置的ro管的電流，根據(jù)監(jiān)測的電流調(diào)整輸出到所述激光器的偏置電流，保證激光器輸出的光功率穩(wěn)定。
8.如權(quán)利要求1-7任一所述的光模塊，其特征在于，所述激光器為CML激光器。
9.如權(quán)利要求8所述的光模塊，其特征在于，其采用SFP封裝形式，其管腳定義與現(xiàn)有的ONU光模塊的管腳定義相兼容。
10.如權(quán)利要求9所述的光模塊，其特征在于，還包括 激光接收單元，用以接收無源光網(wǎng)絡中的下行光信號，并將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送給ONU系統(tǒng)設(shè)備。
11.一種無源光網(wǎng)絡，包括光線路終端光模塊OLT、第一波分復用器WDM、第二波分復用器WDM、多個ONU光模塊； 其中，所述ONU光模塊中的激光發(fā)射單元包括激光器及其驅(qū)動電路，以及溫度補償電路；所述激光發(fā)射單元的驅(qū)動電路用以接收ONU系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送的電信號，根據(jù)接收的電信號驅(qū)動所述CML激光器發(fā)射特定波長的光信號；所述溫度補償電路用以根據(jù)所述激光器內(nèi)置的熱電偶的阻值的變化，調(diào)節(jié)輸出到所述激光器內(nèi)置的TEC的溫度調(diào)節(jié)電壓；不同ONU光模塊發(fā)射的光信號的波長不同； 各ONU光模塊發(fā)射的光信號經(jīng)第一 WDM耦合到光纖，經(jīng)光纖、第二 WDM傳輸至所述OLT ；針對ONU光模塊發(fā)射的不同波長的光信號，所述OLT中包括多個激光接收單元，分別用以接收每種波長的光信號，并將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后發(fā)送給交換機。
12.如權(quán)利要求11所述的光網(wǎng)絡,其特征在于，所述ONU光模塊發(fā)射的光信號的波長位于C波段或L波段； 不同的ONU光模塊所發(fā)射的光信號之間，最小的頻率間隔為50GHz。
13.如權(quán)利要求11或12所述的光網(wǎng)絡，其特征在于，還包括陣列波導光柵AWG； 所述AWG的上行端口與第一 WDM相連，所述AWG的各下行端口分別連接一個ONU光模塊；各ONU光模塊發(fā)射的光信號經(jīng)所述AWG的各下行端口發(fā)送到第一 WDM,經(jīng)第一 WDM f禹合到光纖，經(jīng)光纖、第二 WDM發(fā)送至所述0LT。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無源光網(wǎng)絡及其光網(wǎng)絡單元光模塊，所述光模塊包括激光發(fā)射單元，所述激光發(fā)射單元包括激光器及其驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路用以接收ONU系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送的電信號，根據(jù)接收的電信號驅(qū)動所述激光器進行激光發(fā)射；溫度補償電路，用以根據(jù)所述激光器內(nèi)置的熱電偶的阻值的變化，調(diào)節(jié)輸出到所述激光器內(nèi)置的TEC的溫度調(diào)節(jié)電壓。由于采用了溫度補償電路，使得激光器發(fā)射的激光的中心波長避免受到溫度的影響而產(chǎn)生較大偏移，保證發(fā)射的激光的中心波長的穩(wěn)定性，從而不同的ONU光模塊發(fā)射上行光信號的頻率間隔可以更小，提高了光網(wǎng)絡上行方向的帶寬。
文檔編號H04B10/155GK102752055SQ20121024326
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者何鵬, 薛登山, 趙其圣 申請人:青島海信寬帶多媒體技術(shù)有限公司