用于无源光网络的激光器以及光线路终端的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光通信技术，具体地，设及一种用于通信系统中的用于无源光网络的 激光器W及光线路终端。
【背景技术】
[0002] 波分复用无源光网络（WDM-P0N :Wavelength Division Multiplexing Passive Optical 化twork)被认为是用于下一代 PON(NG-P0N2 :化xt Generation PON)的演进版。 通过专用的上行及下行波长分配，WDM技术提供了多用户虚拟的点对点的光纤连接。但是， WDM-PON的广泛发展仍然需要克服一些障碍。其中最紧迫的问题之一是光线路终端（0LT: 化tical Line Terminal)激光发射机的设计。由于全业务接入网论坛（FSAN :化11 Service Access Networks)最近标准化了 WDM-PON的系统要求，在该WDM-PON系统中，NG-P0N2允 许频谱灵活使用使得系统容量随着需求增长快速地升级，支持WDM的灵活信道数目（例如， 32,64和128)可W便利容量扩充，运意味着在OLT发射机中需要大量的光源（例如，分布 式反馈值FBiDistributed Feeclback)激光器，直接调制激光器（DML:Direct Modulated Laser),外谐振腔激光器巧化，External化vity Laser),也即大量的激光器。而大量的激 光器显然会增加整个WDM-PON系统的成本和功耗。此外，由于每个激光器是独立地调谐和 控制的，大量的激光器导致系统的部署变得非常复杂。因此，设计一种新的光源解决方案是 非常重要和有益的。
[0003] 为了减少化T的成本和复杂度，如图1所示，采用频谱切割技术是一种较好的方 法。该方法使用一个公共的宽带种子光源和一个阵列波导光栅（AWG :Arrayed Waveguide Gratings)切割该宽带光源。该方法简化了 WDM-PON的架构，并提供了网络升级的灵活性， 因而是一种很有前途的成本节省的OLT解决方案。然而，在频谱切割的WDM-PON系统的操 作中要面对一个最关键的问题是使用非相干光源，例如的放大自发福射（ASE =Amplified Spontaneous血ission)或发光二极管（L邸：Li曲t血ission Diode)。使用非相干光源的 缺点可W总结为：
[0004] DASE具有随机振幅和随机相位。一个特定模式的功率随时间随机波动。 阳〇化]2)由于宽带ASE光的随机性、类似于噪声的特征W及频谱切割后信道的带宽很 宽，其将造成色度色散，并将严重地降低了频谱切割的WDM-PON系统的性能（例如，码间干 扰，功率预算受限）。 W06]如色度色散增强了由ASE和ASE拍打造成的剩余强度噪声巧IN =Excess Intensity Noise)，因而限制了系统的性能并提高了接收误码率。
[0007] 4)剩余强度噪声可W通过牺牲比特率或增加频谱带宽得到补偿。
[000引 W由于频谱切割后信道带宽很宽，导致频谱利用率低。
[0009] 6)切割后的信道存在多模共存从而导致非线性效应增强。
【发明内容】
[0010] 根据上述对【背景技术】W及存在的技术问题的理解，本发明提出一种用于无源光网 络的激光器W及包括该激光器的光线路终端。
[0011] 根据本发明的第一个方面，提供了一种用于无源光网络的激光器，其包括：所述 激光器W铜神氮嫁合金为有源层材料；通过调谐所述铜神氮嫁合金中各元素的组分，所述 激光器同时产生包括两个相干的激光波长的激光，所述两个相干的激光波长具有相同的振 幅、信噪比和线宽。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述激光波长随着所述铜神氮嫁合金中氮元素的组分 的增加而增加。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述激光波长随着所述铜神氮嫁合金的溫度的增加而 增加。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述铜神氮嫁合金中的氮元素的组分为2%至5%。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述两个相干的激光波长之间的间隔随着所述铜神氮 嫁合金的溫度的变化而变化。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述铜神氮嫁合金中的氮原子的随机分布W及氮元素 的含量的波动生成导带底部的展宽。
[0017] 根据本发明的一个实施例，所述展宽在所述导带底部附近导致氮定域态簇。
[0018] 根据本发明的一个实施例，所述氮定域态簇捕获载流子并使得所述载流子在所述 氮定域态簇中直接激射产生所述两个相干的激光波长中波长较长的一个。
[0019] 根据本发明的一个实施例，剩余载流子在量子阱态直接激射产生所述两个相干激 光波长中波长较短的一个。
[0020] 根据本发明的一个实施例，所述展宽为60meV。
[0021] 根据本发明的一个实施例，所述激光器为分布式反馈激光器。
[0022] 根据本发明的第二个方面，提供了一种用于在无源光网络的激光器中产生双波长 的方法，其包括：所述激光器W铜神氮嫁合金为有源层材料；通过调谐所述铜神氮嫁合金 中各元素的组分，使得所述激光器同时产生包括两个相干的激光波长的激光，所述两个相 干的激光波长具有相同的振幅、信噪比和线宽。
[0023] 根据本发明的一个实施例，还包括调谐所述铜神氮嫁合金中的氮元素的含量，使 得所述激光波长随着所述铜神氮嫁合金中的氮元素的含量的增加而增加。
[0024] 根据本发明的一个实施例，还包括调谐所述铜神氮嫁合金的溫度，使得所述激光 波长随着所述铜神氮嫁合金的溫度的增加而增加。
[00巧]根据本发明的一个实施例，还包括调谐所述铜神氮嫁合金的溫度，使得所述两个 相干的激光波长之间的间隔随着所述铜神氮嫁合金的溫度的变化而变化。
[00%] 根据本发明的一个实施例，所述铜神氮嫁合金中的氮原子的随机分布W及氮元素 的组分的波动生成导带底部的展宽，所述展宽在所述导带底部附近导致氮定域态簇。
[0027] 根据本发明的第=个方面，提供了一种用于无源光网络的光线路终端，其包括：n 个激光器，其中所述激光器为权利要求1-10中任一项所述的激光器；
[0028] 根据本发明的一个实施例，该光线路终端还包括：n个波分复用器，其中所述波分 复用器将来自于所述激光器的激光分离成两个波长信道；化个调制器，其中所述调制器用 于在每个波长信道上调制输入数据；第一阵列波导光栅，其用于复用经调制了输入数据的 波长信道到单模光纤；第二阵列波导光栅，其用于将所述单模光纤上的光信号分离成2n个 光信号；W及化个光网络单元，其中所述光网络单元用于接收来自于经所述第二阵列波导 光栅分离的光信号。
[0029] 相比于现有技术（例如，频谱切割技术），基于本发明所提出的激光器的光线路终 端，该光线路终端中包括能同时发射两个相干的激光波长的激光器，该激光器至少具有W 下优点：
[0030] 1)产生相干光：使用相干光作为光传输信道。因此，它具有降低色度色散，提高比 特率，减少剩余强度噪声，提高信噪比的优势。
[0031] 2)线宽窄：基于本发明的DFB激光器，激光光谱线宽约为MH,甚至曲Z。然而，经 阵列波导光栅频谱切割后的信道的线宽要宽得多，有的甚至高达GHz。
[0032] 3)波长利用率高：支持更多的波长信道，从而提高信道总容。
[0033] 4)精确的波长调谐：采用本发明所提出激光器的调谐比采用阵列波导光栅的激 光调谐技术更准确。
[0034] W输出功率高：本发明提出的激光器的输出功率比ASE或LED高，从而减少了对 光信号放大的需求。
[0035] 除了上述优点W外，基于本发明所提出的WDM-PON OLT的有益的技术效果还包 括：
[0036] 1)降低成本和功耗：化个WDM下行信道可W通过仅使用n个激光器产生。
[0037] 2)便于制造：激光器采用铜神氮嫁（GaInNAs)合金材料制备，通过精确控制其中 各元素的组分和其相应的环境来确保两个波长的激射。
[0038] 3)便于网络升级：该6