专利名称：光学组件和用于数据处理的方法
技术领域：
本发明涉及光学组件和用于数据处理的方法。
背景技术：
无源光学网络(passive optical network，PON)是关于光纤到户(FTTH)、光纤到企业(FTTB)和光线到路边(FTTC)方案的很有前途的方法，尤其是因为其克服了传统点到点解决方案的经济局限性。PON已经被针对FTTH解决方案标准化，并且当前全世界的网络服务提供商都已对其进行部署。传统PON以广播方式从光学线路终端(OLT)向光学网络单元(ONU)分发下行业务，同时ONU向OLT发送在时间上被复用的上行数据分组。因此，需要通过涉及诸如缓冲和/或调度的电子处理的OLT来传送ONU之间的通信，这导致等待时间并降低网络的吞吐量。可以使用多址协议、即不变的时分多址(TDMA)将上行信号组合。OLT对ONU进行 “测距”以提供用于上行通信的时隙分配。因此，在多个订户之间分发数据速率，而单个ONU 需要能够处理明显高于此类ONU所利用的平均数据速率的数据速率。针对大多数订户将未来业务评估为总计为约1 G/s。因此，可能要求灵活且划算的 PON和/或光学接入网络(OAN)来满足此类要求。在光纤通信中，波分复用(WDM)是通过使用激光的不同波长(色彩)来载送不同的信号而在单个光纤上复用多个光学载波信号的技术。除使得能够通过一股纤维来实现双向通信之外，这允许容量的倍增。WDM系统被划分成不同的波长模式，常规的或粗和密集WDM。WDM系统在1550 nm 附近(around)在石英光纤的第三传输窗口(C频段)中提供例如多达16个信道。密集WDM 使用相同的传输窗口，但是具有更密集的信道间隔。信道方案(channel plan)改变，但是典型的系统可以使用100 GHz间隔(spacing)下的40个信道或具有50 GHz间隔的80个信道。某些技术能够具有25 GHz间隔。放大选项(Raman放大)使得能够将可用波长扩展至L频段，或多或少地将这些数目加倍。例如相干超密集波分复用(UDWDM)网络的光学接入网络被视为未来的数据访问技术。WDM和TDM技术的现有技术水平的混合要求突发模式处理，这导致关于尤其是用于高数据速率的接收机设计的严重问题。另外，要求复杂的时隙管理，并且需要装备ONU以处理比平均值高得多的数据速率。
发明内容
因此，这种方法的目的是克服所述缺点，并且尤其是使相干外差(heterodyne)接收机以及信道波长方案优化以便实现改善或优化的电学和光学带宽利用。根据独立权利要求的特征来解决此问题。其它实施例源于从属权利要求。
为了克服此问题，提供了一种光学组件 一包括可调谐激光器，
一其中，可调谐激光器提供光学本机振荡器信号， 一其中，可调谐激光器被直接调制以提供调制光学数据信号。可调谐激光器可以包括能够用于在光学系统或网络中传送信息的任何种类的光源。光学组件可以包括光学和电学处理装置。例如，可以使用DPSK、DQPSK或FM作为调制技术。在实施例中，所述可调谐激光器尤其是包括光学本机振荡器激光器单元，其具有直接调制激光器(DML)和/或光学放大器、尤其是可以对激光器的光进行放大和调制的半导体光学放大器。因此，可以控制激光器本身和/或放大器以提供所述调制。尤其是，施加于光学放大器的电流可能对相位变化具有影响，从而使得能够实现所述调制。在另一实施例中，光学接收机的输出被馈送到处理单元，该处理单元以电子方式补偿由调制光学数据信号、尤其是由所述可调谐激光器提供的所述调制(包括光学本机振荡器信号)引起的失真。可以至少部分地减少或补偿由充当传送机和光学本机振荡器的光学可调谐激光器的调制引起的失真以允许在没有调制光学数据信号的显著劣化的情况下处理接收到的信号(由光学组件处的可调谐激光器来提供所述调制)。这是能够实现的，因为可调谐激光器的调制信号在光学组件处是公知的，且因此能够出于电域(electrical domain)中的补偿的目的被取逆(invert)并馈送到例如电压控制振荡器(VCO)或调相器。在另一实施例中，所述处理单元包括纠错功能并基于由所述纠错功能提供的信息来控制可调谐激光器的至少一个参数。所述纠错功能可以提供能够用来调整可调谐激光器的出错率和/或已校正的错误的数目，例如，驱动激光器和/或其放大器的调制电流，从而重复地或(半)连续地减少出错率和/或已校正错误的数目。因此，反馈环路允许反复地调整可调谐激光器以便使由纠错功能产生的错误最小化，所述纠错功能尤其是包括前向纠错(FEC)功能。可以基于接收到的信号来确定FEC信息以调整可调谐激光器的相移和/或频移。在下一个实施例中，施加本机振荡器信号的频率附近的总计为3Af的频率的信道间隔，其中，所述频率Δι对应于将上行和下行信号分离的频率间隙或/和所述频率Af 对应于用于单个信道的频带。频率Δ f对应于约为0. 1 GHz至10 GHz的频率也是实施例。根据另一实施例，所述光学组件是收发机或与该收发机相关联。根据实施例，所述光学组件是光学网络单元或与该光学网络单元相关联。根据另一实施例，所述光学组件是光学线路终端或与该光学线路终端相关联。还由用于数据处理的方法来解决上述问题。一其中，由可调谐激光器来提供光学本机振荡器信号，以及一其中，由可调谐激光器来提供调制光学数据信号。因此，该同一可调谐激光器在尤其是与OLT或与ONU相关联的单个光学组件(例如收发机)处提供调制光学数据信号和LO信号。所述可调谐激光器可以包括DML和/或光学放大器，例如S0A。根据实施例，
一将调制光学数据信号与接收到的光学信号组合； 一至少部分地以电子方式来补偿调制光学信号。尤其是，至少部分地以电子方式来补偿由调制信号引起的接收到的数据信号的失直
ο例如收发机的光学组件可以获得所述“接收到的光学信号”，其对应于例如将在光学组件处评估并进一步处理的用户数据。所述可调谐激光器提供处理接收到的光学信号所需的LO信号。然而，所述可调谐激光器还提供将被从光学组件传送到另一光学组件的调制光学信号。此类调制光学信号可以与接收到的光学信号相干扰。因此，所述光学组件可以提供用于补偿调制光学信号并在没有来自调制光学信号的影响的情况下处理接收到的光学信号的装置。可以有利地以电子方式来处理此类补偿，即在接收到的光学信号被传输到电域之后。因此，处理组合信号以补偿由可调谐激光器提供的与接收到的光学信号相干扰的调制光学信号。这是能够完成的，因为调制光学信号是公知的，并且可以被例如通过添加经由例如电压控制振荡器处理的逆(inverse)信号来以电子方式补偿(或者至少减少)。在另一实施例中，基于在包括调制光学数据信号和接收到的光学信号的组合信号中确定的出错率和/或已校正错误的数目来控制可调谐激光器。根据下一个实施例，由前向纠错(FEC)功能来确定出错率和/或已校正错误的数目。根据另一实施例，在光学组件上运行所述方法，所述光学组件尤其是光学线路终端或光学网络单元的收发机，或与光学线路终端或光学网络单元相关联的收发机。进一步由包括如本文所述的设备的通信系统来解决上述问题。
在以下附图中示出并举例说明
具体实施例方式
图1示出用于具有外差检测的单光纤UDWDM系统的波长/频率方案； 图2示出用于OLT处的多信道接收机的混合(mixed)模拟数字概念； 图3示出ONU处的收发机的方框图，其中，可调谐激光器提供调制光学数据信号和光学本机振荡器信号。
具体实施例方式图1示出用于具有外差检测的单光纤UDWDM系统的波长/频率方案。频率映射表(map)包括具有上行部分102和具有下行部分103的光学表示101。上行部分102包括由OLT提供的本机振荡器频率，其中，相对于本机振荡器频率104或相反侧的频率方案，频带106的中心被设置为Af且频带105的中心被设置为-2 Δ f。这得到对于上行信号而言 3 Δ f且对于下行信号而言3 Δ f的总信道间隔。上行和下行信号通常分离了约IGHz至IOGHz的频率间隙Δ f。
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相应的电频率映射表107 (在接收机的光电二极管之后的接收机处)示出电带通滤波器的Δ f的间隔和宽度Af。因此，在ONU位置处，本机振荡器(LO)被稳定至具有总计为Δ f的频率偏置的下行波长。将在光电二极管(PD)之后的接收到的下行信号与具有Af的中间频率的电载波相组合。有利地经由基带调制来处理上行数据的调制以便避免光学带宽的显著浪费。所提供的方法的优点是激光二极管或放大SOA的直接调制。这可以优选地针对差分调制(例如DQPSK、DPSK调制或FM)来完成。在图1中描绘的频率方案避免了在光电二极管处将两个下行信号混合。如果LO 的频率在两个下行信号之间的中间处，则将发生此类混合。在ONU处，Af处的电带通滤波器可以选择适当的信道。在OLT处，使用单个LO来检测一组上行信道。出于数字处理的灵活性原因，可以使用具有快速模数转换器(ADC)的数字接收机概念。用处理约Kibit/s的信道数据速率和约IGHz的中间频率的0NU，可以用不昂贵且广泛可获得的组件来实现数字式接收机。然而，OLT需要应付多信道检测，并因此将处理远远超过IOGHz的频率。对于此类宽频率范围而言，数字组件比对于较小的频带而言远为昂贵。因此，OLT接收机优选地包括模拟“并行化”部分，其中，大于Af的中间频率(IF)可以被向下混合(mix down)至约IF =Af (根据从无线电技术已知的“Doppelsuper”原理)。经由N个输出端口在电域中进一步处理已被向下混合的每个信道信号，其中，与在ONU处的接收机相比，每个此类输出端口被连接到数字接收机。因此，此并行化允许利用具有约IGHz的减小的处理频率的多个ADC， 这显著地降低了用于OLT的总成本，并使得能够实现数字处理的优点。图2示出如上所述的用于OLT处的多信道接收机的混合模拟/数字概念。信号在耦合器201处被接收，来自激光二极管(LD)的LO信号也被馈送到该耦合器201。耦合器 201的输出被连接到光电二极管PD 208，其输出被连接到串行至并行转换单元203和IF控制单元204。使用IF控制单元204来控制或调整LD 202的信号。串行至并行转换单元203将多个光学信号分离并将其混合成第一 IF，通过滤波来将其分开并将其向下混合成约Af范围内的中间频率。然后在没有所述并行化的情况下经由并行端口向单独数字接收机205至207 (其包括可在低得多的频率下操作的ADC)馈送每个信号，从而允许用于每个信道信号的完全数字信号处理。传送机/接收机实施例(一个或多个)
应注意的是接收机可以尤其是基于偏振分集的相干外差接收机。可以在电域内提供同步。这种方法尤其是利用光学组件处(例如在ONU处或在OLT处)的直接调制激光器 (DML)，其还被用作载送上行信号的光学本机振荡器(L0)。优选地，可以使用DSH(、DQPSK或 FM作为调制方案。图3示出包括从OLT接收光学输入信号并朝着OLT提供光学上行信号的光学耦合器306的ONU处的收发机301。由可调谐激光器304向所述耦合器306提供LO信号，并且耦合器306的输出还被连接到相干接收机303，其从OLT向处理单元302传送接收到的信号。
循环器(CirCUlatOr)307将要沿着上行方向传送的信号与要朝着光学耦合器306 沿着下行方向提供的信号组合。还可以光学地将循环器307连接到0LT。所述处理单元302包括控制功能以及前向纠错(FEC)功能。处理单元302经由用来校准可调谐激光器304的控制信号来补偿可调谐激光器304的或该处的失真。此外，经由驱动器305从处理单元302向可调谐激光器304馈送上行数据。可调谐激光器304 (例如，与SOA或驱动器305组合)能够用于调制上行数据并朝着OLT传送此类数据，并且其能够用来提供光学本机振荡器信号。有利地，不要求单独的调制器。源于可调谐激光器304的调制的接收到的下行信号的失真是已知的，并且能够以电子方式来减少和/或补偿。FEC功能以及补偿信号允许间接地检测(例如通过评估由FEC 功能校正的错误的数目和/或位出错率)用于上行信号的相移和/或频移是否是正确的。 这可以用来调整驱动可调谐激光器304的信号。如果使用了用于最佳上行传送机相移或频移的校正信号，并且如果用于激光器调制的驱动电流满足此要求，则因此使接收机303处的位出错率或校正位的数目最小化。注意，在利用DML的情况下，数字信号的较低截止频率可以有利地为约IMHz以保证仅载波密度效应负责作为驱动电流而不是激光器的温度变化的函数的激光器的频率偏移。然而，这在LO光源是可调谐激光二极管和SOA的组合的情况下无关紧要，其中，必须优选地通过利用差分调相来调制S0A。因此，可以使用ONU处的DML作为载送将被传送到其目的地(例如至0LT)的调制光学信号的光学本机振荡器。相干接收机303获得接收到的光学信号以及经光学调制的光学数据信号(两者被光学耦合器306混合)。能够通过向从OLT接收到的信号施加逆调制光学数据信号来以电子方式补偿由可调谐激光器304提供的此调制光学数据信号。另外，可以使用处理单元302处的FEC来指示由FEC功能校正的错误的数目。因此例如通过修改其增益或调整相位调制指数来调整(连续地或重复地)可调谐激光器304， 以减少处理单元302处的已校正错误的数目。如果达到已校正错误的最小数目，则可调谐激光器304可能已达到最佳值。并且，能够处理具有OLT的LO频率附近的总计为3 Δ f的信道间隔的特殊波长方案，从而允许对单光纤UDWDM系统的外差检测。能够以与OLT相对应的方式来部署图3中所述或所示的收发机。其它优点
所提供的方法是划算的，因为不需要外部调制器。替代地，可以使用激光器作为光学LO 和作为传送机，因为以下事实其信号被通过调制激光器或其放大器来直接调制。在ONU处显著地降低了对电学和光学传送机组件的带宽要求。ONU处的收发机能够被高度地集成。此外，能够改善用于OLT处的多信道接收机和具有外差检测的系统的电学和光学带宽利用。缩写列表 CffDM 粗 WDMDML直接调制激光器
DPSK差分相移键控(Differential Phase Shift Keying)
DQPSK差分四相相移键控
FEC前向纠错
FM调频
IF中间频率
LO本机振荡器
OAN光学接入网络
OLT光学线路终端
ONU光学网络单元
PD光电二极管
PON无源光学网络
SOA半导体光学放大器
TDMA时分多址
TDM时分复用
UDffDM超密集WDM
VCO电压控制振荡器
WDM波分复用
权利要求
1.一种光学组件，一包括可调谐激光器，一其中，该可调谐激光器提供光学本机振荡器信号，一其中，该可调谐激光器被直接调制以提供调制光学数据信号。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述可调谐激光器包括直接调制激光器和/或光学放大器，尤其是半导体光学放大器。
3.根据任何前述权利要求所述的组件，其中，所述组件包括被光学地耦合到可调谐激光器的光学接收机。
4.根据权利要求3所述的组件，其中，光学接收机的输出被馈送到以电子方式补偿由调制光学数据信号引起的失真的处理单元。
5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述处理单元包括纠错功能并基于由所述纠错功能提供的信息来控制可调谐激光器的至少一个参数。
6.根据任何前述权利要求所述的组件，其中，施加本机振荡器信号的频率附近的总计为3Af的频率的信道间隔，其中，所述频率Af对应于将上行和下行信号分离的频率间隙或/和所述频率Δι对应于用于单个信道的频带。
7.根据权利要求6所述的组件，其中，频率Δf对应于约0. IGHz至IOGHz的频率。
8.根据任何前述权利要求所述的组件，其中，所述光学组件是收发机或与该收发机相关联。
9.根据任何前述权利要求所述的组件，其中，所述光学组件是光学网络单元或与该光学网络单元相关联。
10.根据任何前述权利要求所述的组件，其中，所述光学组件是光学线路终端或与该光学线路终端相关联。
11.一种用于数据处理的方法，一其中，由可调谐激光器来提供光学本机振荡器信号，以及一其中，由可调谐激光器来提供调制光学数据信号。
12.根据权利要求11所述的方法，一其中，将调制光学数据信号与接收到的光学信号组合；一其中，至少部分地以电子方式来补偿调制光学信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，基于在包括调制光学数据信号和接收到的光学信号的组合信号中确定的出错率和/或已校正错误的数目来控制可调谐激光器。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，由前向纠错功能来确定出错率和/或已校正错误的数目。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的方法，其中，所述方法在光学组件上运行，该光学组件尤其是光学线路终端或光学网络单元的收发机，或与光学线路终端或光学网络单元相关联的收发机。
全文摘要
提供包括可调谐激光器的光学组件，其中，所述可调谐激光器提供光学本机振荡器信号，其中，所述可调谐激光器被直接调制以提供调制光学数据信号。此外，提出了用于数据处理的相应方法。
文档编号H04B10/64GK102239653SQ200880132219
公开日2011年11月9日 申请日期2008年10月6日 优先权日2008年10月6日
发明者E·戈特瓦尔德 申请人:诺基亚西门子通信公司