光网络单元的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光网络单元，包括：激光器驱动组件、波长调谐组件、波长调节组件以及可调谐光组件；其中，激光器驱动组件用于向可调谐光组件输出调制电流及偏置电流；波长调谐组件用于根据自波长调节组件接收的电阻控制信号向可调谐光组件输出波长调谐电流；波长调节组件用于根据自可调谐光组件接收的光监控电流，生成并输出调节光波波长的电阻控制信号；可调谐光组件用于根据自激光器驱动组件接收的调制电流及偏置电流，控制发射光的调制频率范围；根据自波长调谐组件接收的波长调谐电流，控制发射光波长；探测发射光，产生并输出与探测的发射光的波长对应的光监控电流。应用本发明，可以降低波分复用型无源光网络系统的复杂度及成本。
【专利说明】光网络单元【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤通信技术，尤其涉及一种光网络单元。
【背景技术】
[0002]光纤接入网从系统分配上分为有源光网络和无源光网络(PON，Passive OpticalNetwork)两类。其中，PON系统中主要包括光线路终端(OLT, Optical Line Terminal)、光网络单元(ONU, Optical Network Unit),以及由光分路器等无源器件组成光配线网络。无源光网络按信号分配方式可以分为:功率分割型无源光网络和波分复用型无源光网络(WDMPON, Wavelength Division Multiplexing Ρ0Ν)。其中，功率分割型无源光网络采用星型稱合器分路，光分路器通过功率分配将OLT发出的信号分配到各个ONU上，主要分为以太网无源光网络和吉比特无源光网络。在功率分割型无源光网络系统中，上下行均工作在单一波长，采用时分多址/时分复用方式进行信道带宽共享。这种在单一波长上为每个ONU分配时间片的机制，既限制了每个ONU的接入带宽，又大大浪费了光纤自身的可用带宽。
[0003]WDM PON则是将波分复用技术运用在无源光网络中，光分路器通过识别OLT发出的各种波长的信号，将不同波长的信号分配到各个0NU。在WDM-PON系统中，多个不同波长同时工作，因此最直接的方案是OLT中有多个不同波长的光源，同时，每个ONU采用不同的固定波长的单模激光器作为光源，然后，采用点对点的方式按预先设计的波长进行配置和工作，这样，每个ONU用户可以分配到与其特定波长对应的上行信道，无需与其他ONU用户共享信道，增加了用户接入带宽，利于满足用户不断增加的带宽需求。但是，由于单模激光器的波长一旦确定后就难以改变，因此，在大容量WDM PON系统中就需要若干不同波长的半导体光源，这样就需要制作若干个不同固定波长的激光器，当接入的ONU越多，需要的光源种类也越多，将存在严重的光源仓储问题，而这在ONU中尤其突出。
[0004]为缓解ONU光源仓储问题，现有提出一种改进的技术方案，将WDMPON系统中所有光源都置于OLT处，即OLT端发射的宽谱光源经光纤传输，通过波导阵列光栅(AWG，ArrayedWaveguide Grating)进行谱分割后，向每个ONU提供不同的特定波长的光信号,而每个ONU直接对各自接收的特定波长的光信号进行反射并调制，以产生上行信号。通过该技术方案，将宽谱光源发出的光经AWG分波后提供给不同的ONU作为上行光源，使得ONU无需额外使用光源，缓解了 ONU光源仓储问题。
[0005]但该改进的技术方案也存在诸多不足，一方面，由于频谱分割会导致光功率损耗很大，为支持上行信号的传输，要求OLT光源输出功率必须足够大，导致OLT结构较为复杂，增加了无源光网络系统的复杂度；而且，频谱分割还会引起较大的线性串扰，需要适当地选择波分复用器和波分解复用器的通带谱宽以及信道间隔；另一方面，为了避免瑞利后向散射造成的较大干扰，需将上下行信号分离在不同的光纤里进行传输，也就是说，各ONU产生的上行信号需要通过波分复用 器的其他端口复用到另一根光纤，再传输到0LT，这样，会导致光纤和波分复用器端口数量成倍增加，增加了无源光网络系统的成本。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例还提供一种光网络单元，可以降低波分复用型无源光网络系统的見杂度及成本。
[0007]为达到上述目的，本发明实施例提供的一种光网络单元0NU，包括:激光器驱动组件、波长调谐组件、波长调节组件以及可调谐光组件；其中，
[0008]所述激光器驱动组件，用于根据波分复用型无源光网络WDM PON系统激光的调制频率范围，产生对应激光调制频率范围的电信号，并对产生的电信号进行幅值调制，向所述可调谐光组件输出调制电流及所述可调谐光组件发光所需的偏置电流；
[0009]所述波长调谐组件，用于根据自所述波长调节组件接收的电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向所述可调谐光组件输出对应电阻控制信号的波长调谐电流；
[0010]所述波长调节组件，用于根据自所述可调谐光组件接收的光监控电流，查询预先存储的光监控电流与光波波长的对应关系，获取与所述可调谐光组件输出的光监控电流对应的光波波长，根据获取的光波波长与预先存储的目标光波波长之间的比较结果，生成并输出调节光波波长的电阻控制信号；
[0011]所述可调谐光组件，用于根据自所述激光器驱动组件接收的调制电流及偏置电流，控制发射光的调制频率范围；根据自所述波长调谐组件接收的波长调谐电流，控制发射光波长；探测发射光，产生并输出与探测的发射光的波长对应的光监控电流。
[0012]较佳地，所述根据获取的光波波长与预先存储的目标光波波长之间的比较结果，生成并输出调节光波波长的电阻控制信号具体为:
[0013]当所述获取的光波波长大于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表不减少所述波长调谐组件自身电路的电阻值，增大所述波长调谐组件向所述可调谐光组件注入的波长调谐电流；
[0014]当所述获取的光波波长小于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表不增加所述波长调谐组件自身电路的电阻值，减小所述波长调谐组件向所述可调谐光组件注入的波长调谐电流；
[0015]当所述获取的光波波长等于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表示维持所述波长调谐组件自身电路的电阻值，保持所述波长调谐组件向所述可调谐光组件注入的波长调谐电流。
[0016]较佳地，所述激光器驱动组件包括:激光器驱动电路以及调制波长控制电路，其中，
[0017]所述调制波长控制电路，用于根据WDM PON系统激光的调制频率范围，产生对应激光调制频率范围的电信号；
[0018]所述激光器驱动电路，用于接收所述调制波长控制电路发出的电信号，并对接收的电信号进行幅值调制，向可调谐光组件输出调制电流及偏置电流。
[0019]较佳地，所述波长调节组件通过微控制单元MCU实现；所述电阻控制信号包括:用于粗调光波波长的第一电阻控制信号和用于精调光波波长的第二电阻控制信号。
[0020]较佳地，所述波长调谐组件包括:波长粗调谐电路以及波长精调谐电路，其中，
[0021]所述波长粗调谐电路，用于接收由所述MCU输出的第一电阻控制信号，并根据接收的第一电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向所述可调谐光组件注入第一调谐电流；
[0022]所述波长精调谐电路，用于接收由所述MCU输出的第二电阻控制信号，并根据接收的第二电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向所述可调谐光组件注入第二调谐电流。
[0023]较佳地，所述波长粗调谐电路包括:第一运算放大器、第一 P型金属-氧化物-半导体MOS场效应管、第一电阻、第一电阻网络、第一 NMOS场效应管、第二 NMOS场效应管、第三电阻、第四电阻、第二运算放大器、第五电阻、第二 PMOS场效应管、第三NMOS场效应管；其中，
[0024]第一运算放大器的同相输入端施加参考基准电压；
[0025]第一运算放大器的反相输入端分别与第一电阻的一端、第一 PMOS场效应管的漏极相连，第一电阻的另一端接地；
[0026]第一运算放大器的输出端与第一 PMOS场效应管的栅极相连。
[0027]第一 PMOS场效应管的源极与衬底相连，与第一电阻网络的一端相连，并在源极与衬底相连的第一节点施加第一;〖亘定电压，其中，第一电阻网络的另一端与第一 NMOS场效应管的漏极相连；
[0028]第一 NMOS场效应管的栅极与漏极相连，并与第二 NMOS场效应管的栅极相连；
[0029]第一 NMOS场效应管的源极和第二 NMOS场效应管的源极均接地；
[0030]第二 NMOS场效应管的漏极分别与第三电阻的一端、第四电阻的一端相连，其中，第三电阻的另一端与第五电阻的一端相连，并在第三电阻与第五电阻相连的第二节点施加第二恒定电压；第四电阻的另一端与第二运算放大器的反相输入端相连；
[0031]第二运算放大器·的同相输入端分别与第五电阻的另一端、第二 PMOS场效应管的源极相连；
[0032]第二运算放大器的输出端与第二 PMOS场效应管的栅极相连；
[0033]第一电阻控制信号接入第一电阻网络，第一调谐电流从第二 PMOS场效应管的漏极输出。
[0034]较佳地，所述波长粗调谐电路进一步包括:第一滤波电容以及第二滤波电容，其中，
[0035]第一滤波电容的一端与第一 PMOS场效应管的源极相连，另一端接地；
[0036]第二滤波电容的一端与第二运算放大器的反相输入端相连，另一端接地。
[0037]较佳地，所述可调谐光组件包括:可调谐激光器、第一光电探测器；其中，
[0038]所述可调谐激光器，用于根据自所述激光器驱动电路接收的调制电流及偏置电流，控制发射光的调制频率范围；根据自所述波长粗调谐电路接收的第一调谐电流以及自所述波长精调谐电路接收的第二调谐电流，控制发射光波长；
[0039]所述第一光电探测器，用于探测由所述可调谐激光器输出的发射光，产生与探测的发射光的波长对应的光监控电流，并将产生的光监控电流输出至所述MCU中。
[0040]较佳地，所述可调谐激光器包括:布喇格光栅区、相位调整区以及有源区；其中，
[0041]所述有源区接收由所述激光器驱动电路输出的调制电流及偏置电流，用于根据注入的调制电流及偏置电流，产生具有与调制电流对应的调制频率范围的光频带；
[0042]所述布喇格光栅区接收所述波长粗调谐电路注入的第一调谐电流，所述相位调整区接收所述波长精调谐电路注入的第二调谐电流，用于根据光栅的波长选择性从所述有源区产生的光频带中选取所需波长作为所述可调谐激光器的发射光中心波长。
[0043]较佳地，所述光网络单元进一步包括:热电制冷器TEC控制组件；
[0044]所述可调谐光组件进一步包括:TEC元件及热电偶；
[0045]其中，
[0046]所述可调谐激光器及所述热电偶均设置于所述TEC元件表面；所述热电偶与所述TEC控制组件的输入端相连，所述热电偶的电阻值随所述可调谐激光器的温度变化而变化；
[0047]所述TEC元件与所述TEC控制组件的输出端相连，用于根据自所述TEC控制组件接收的温度控制电压，进行吸热或放热，调节所述热电偶及所述可调谐激光器的温度；
[0048]所述TEC控制组件，用于根据所述热电偶电阻值的变化，调节输出的温度控制电压。
[0049]由上述技术方案可见，本发明实施例提供的一种光网络单元0NU，使得在WDM PON系统中的每个ONU将采用可调谐激光器作为光源，通过调整向可调谐激光器注入的电流即可改变光栅周期特性，实现ONU发射光波长的可调谐；而且，通过改变每个ONU的注入电流，可以使得不同的ONU采用相同的可调谐激光器而根据不同的需求发射不同波长的上行信号，降低了无源光网络系统的复杂度，并缓解了 ONU光源仓储的问题。进一步地，WDM PON系统中也只需采用单根光纤即可实现上下行信号的同时传输，降低了系统中光配线网络的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
[0051]图1为本发明实施例光网络单元第一结构示意图。
[0052]图2为本发明实施例光网络单元第二结构示意图。
[0053]图3为本发明实施例波长粗调谐电路的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0054]以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
[0055]现有通过在WDM PON系统中，采用不同的固定的单模激光器作为各个ONU的光源，然后采用点对点的方式与OLT进行上行信号传输，每个ONU用户可以分配到与其特定波长对应的上行信道，而无需与其他ONU用户共享信道；但这种方案在接入的ONU较多时存在严重的仓储问题。虽然可以采用改进的技术方案，将系统中的所有光源置于OLT中，将OLT发射的宽谱光源进行谱分割后，向每个ONU提供不同的特定波长的光信号，继而，每个ONU对各自接收的光信号进行反射并调制，以产生上行信号，缓解了 ONU光源仓储问题，但由于频谱分割会导致光功率损耗很大，为支持上行信号的传输，要求OLT光源输出功率必须足够大，导致OLT结构较为复杂，增加了无源光网络系统的复杂度，而且，需将上下行信号分离在不同的光纤里进行传输，导致光纤和波分复用器端口数量的增加等问题，增加了系统中光配线网络的成本。
[0056]目前，固定波长的分布式反馈(DFB,Distribution Feed Back)激光器是应用最广泛、技术最成熟的半导体光源，它是在光增益有源区上形成分布式反射光栅，然后利用光栅的波长选择性获得稳定的单模工作。然而，当光栅周期确定后，DFB激光器的激射波长便难以改变了。
[0057]基于上述考虑，本发明实施例中在WDM PON系统中的每个ONU将采用可调谐激光器作为光源，通过调整向可调谐激光器注入的电流即可改变光栅周期特性，实现ONU发射光波长的可调谐；而且，通过改变每个ONU的注入电流，可以使得不同的ONU采用相同的可调谐激光器而根据不同的需求发射不同波长的上行信号，降低了无源光网络系统的复杂度，并缓解了 ONU光源仓储的问题。进一步地，WDM PON系统中也只需采用单根光纤即可实现上下行信号的同时传输，降低了系统中光配线网络的成本。
[0058]图1为本发明实施例光网络单元第一结构示意图。如图1所示，光网络单元ONU包括:激光器驱动组件11、波长调谐组件12、波长调节组件13以及可调谐光组件14，其中，
[0059]激光器驱动组件11，用于根据WDM PON系统激光的调制频率范围，产生对应激光调制频率范围的电信号，并对产生的电信号进行幅值调制，向可调谐光组件14输出调制电流及可调谐光组件14发光所需的偏置电流；
[0060]本发明实施例中，根据WDM PON系统激光的调制频率范围，即工作频段。例如，本发明实施例中，在WDM PON系统中，激光的调制频率范围为C+波段，即192.2THz?193.7THz。这样，通过在该确定的调制频率范围内向可调谐光组件14注入相应的调制电流及偏置电流，使得可调谐光组件14可以发光并产生足够宽的光频带(192.2THz?193.7THz)。后续再通过波长调谐组件12对调制频率范围内的波长进行选择，选取所需波长的光波进行工作，可以使得WDM PON系统中的各ONU工作在不同的频点。
[0061]关于根据调制频率范围产生对应调制电流为公知技术，在此略去详述。
[0062]波长调谐组件12，用于根据自波长调节组件13接收的电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向可调谐光组件14输出对应电阻控制信号的波长调谐电流；
[0063]本发明实施例中，波长调谐组件12用于产生控制可调谐光组件14的发射光波长的波长调谐电流。在波长调谐组件12中，自身电路的电阻值与输出的波长调谐电流存在一定的对应关系，通过改变电路的电阻值，从而可以控制输出的波长调谐电流的大小。实际应用中，可以按照预先设置的电阻调整步长，对电路的电阻值进行调节。当然，也可以根据电阻控制信号包含的调整步长数，按照调整步长数对应的电阻值调节电路阻值。这样，在ONU中，通过波长调谐组件12对波长调谐电流的调整，改变注入可调谐光组件的波长调谐电流大小，从而使得可调谐光组件14根据波长调谐电流的控制，发射不同波长的上行光信号，无需设置波分复用器进行谱分割，从而降低了光功率损耗，简化了提供大功率所需的电路，降低了无源光网络系统的复杂度；进一步地，波长调谐组件12可以利用现有单模工作的DFB激光器中的相应电路进行改造得到，使得无源光网络系统的成本较低。
[0064]波长调节组件13，用于根据自可调谐光组件14接收的光监控电流，查询预先存储的光监控电流与光波波长的对应关系，获取与可调谐光组件14输出的光监控电流对应的光波波长，根据获取的光波波长与预先存储的目标光波波长之间的比较结果，生成并输出调节光波波长的电阻控制信号；
[0065]本发明实施例中，对于WDM PON系统中的每一 0NU，根据WDM PON系统的实际需要，预先为每一 ONU分配上行光波波长。当然，实际应用中，还可以对为每一 ONU分配的上行光波波长进行动态调整。
[0066]本发明实施例中，当获取的光波波长大于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表示减少波长调谐组件12电路的电阻值，从而可以增大波长调谐组件12向可调谐光组件14注入的波长调谐电流，继而降低可调谐光组件14的发射光波长；
[0067]当获取的光波波长小于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表示增加波长调谐组件12电路的电阻值，从而可以减小波长调谐组件12向可调谐光组件14注入的波长调谐电流，继而提升可调谐光组件14的发射光波长；
[0068]当获取的光波波长等于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表示维持波长调谐组件12电路的电阻值，从而可以保持波长调谐组件12向可调谐光组件14注入的波长调谐电流，继而维持可调谐光组件14的发射光波长。
[0069]可调谐光组件14，用于根据自激光器驱动组件11接收的调制电流，控制发射光的调制频率范围；根据自波长调谐组件12接收的波长调谐电流，控制发射光波长；探测发射光，产生并输出与探测的发射光的波长对应的光监控电流。
[0070]本发明实施例中，在WDM PON系统中，预先为每一 ONU分配的上行光波波长(发射光波长)信号之间的最小频率间隔为100GHz，波长间距为0.8nm。对应每一发射光波长,分别对应唯一的光监控电流值。因而，可以通过试验统计的方式，获取光监控电流与光波波长的对应关系，并存储至波长调节组件13中，以便于将可调谐光组件14发射的光波波长调节到目标光波波长。
[0071]图2为本发明实施例光网络单元第二结构示意图。如图2所示，激光器驱动组件11包括:激光器驱动电路101以及调制波长控制电路102，其中，
[0072]调制波长控制电路101，用于根据WDM PON系统激光的调制频率范围，产生对应激光调制频率范围的电信号；
[0073]激光器驱动电路102，用于接收调制波长控制电路101发出的电信号，并对接收的电信号进行幅值调制，向可调谐光组件14输出调制电流及偏置电流。
[0074]本发明实施例中，调制波长控制电路101由现有光网络单元常用的媒介访问控制、串行化/解串行化器等组成，为本领域技术人员所熟知的电路，在此不再详述。
[0075]本发明实施例中，激光器驱动电路102采用现有光网络单元常用的电路结构即可，为本领域技术人员所熟知的电路，在此不再详述。
[0076]本发明实施例中，波长调节组件13的功能可通过图1中的微控制单元(MCU，MicroControl Unit) 103 实现；
[0077]由波长调节组件13输出的电阻控制信号包括:用于粗调光波波长的第一电阻控制信号和用于精调光波波长的第二电阻控制信号。
[0078]MCU103，用于接收由可调谐光组件14输出的光监控电流，查询预先存储的光监控电流与光波波长的对应关系，获取与接收的光监控电流对应的光波波长，根据获取的光波波长与预先存储的目标光波波长，调整向波长粗调谐电路104发送第一电阻控制信号，以及向波长精调谐电路105发送第二电阻控制信号。
[0079]实际应用中，MCU103可以是单片机、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA，FieldProgrammable Gate Array)等。
[0080]较佳地，波长调谐组件12包括:波长粗调谐电路104以及波长精调谐电路105，其中，
[0081]波长粗调谐电路104，用于接收由MCU103输出的第一电阻控制信号，并根据接收的第一电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向可调谐光组件14中的可调谐激光器401注入第一调谐电流；
[0082]波长精调谐电路105，用于接收由MCU103输出的第二电阻控制信号，并根据接收的第二电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向可调谐光组件14中可调谐激光器401注入第二调谐电流。
[0083]本发明实施例中，由波长调谐组件12向可调谐光组件输出的波长调谐电流包括:由波长粗调谐电路104输出的第一调谐电流，以及由波长精调谐电路105输出的第二调谐电流。
[0084]本发明实施例中，自MCU103接收的第一和第二电阻控制信号，用于调整向可调谐光组件14中的可调谐激光器401注入的波长调谐电流大小。具体地，第一电阻控制信号改变波长粗调谐电路104中的第一电阻网络的电阻值，第二电阻控制信号改变波长精调谐电路105中的第二电阻网络的电阻值，这样，就可调整波长粗调谐电路104和波长精调谐电路105分别向可调谐激光器401注入的波长调谐电流大小。
[0085]实际应用中，波长粗调谐电路与波长精调谐电路采用相同的电路原理，其内部电路结构相同，但放大倍数不同。其中，第一电阻网络和第二电阻网络采用相同的电路原理结构，都是由多个电阻和多个MOS管串并联组成；通过MCU103输出的第一和第二电阻控制信号，控制第一和第二电阻网络中MOS管的开关状态，引起第一和第二电阻网络的阻值变化，继而改变波长粗调谐电路和波长精调谐电路的输出波长调谐电流。
[0086]本发明实施例中，波长粗调谐电路的放大倍数大于波长精调谐电路的放大倍数，波长粗调谐电路104用于对可调谐光组件14中的可调谐激光器401的发射光波长进行粗调，波长精调谐电路105用于对可调谐光组件14中的可调谐激光器401的发射光波长进行精调，这样，可以精准控制每个ONU光模块发射特定波长的上行光信号。
[0087]实际应用中，波长粗调谐电路104根据接收的第一电阻控制信号所产生的第一调谐电流的最大值为50mA，精度为IOuA ;波长精调谐电路105根据接收的第二电阻控制信号所产生的第二调谐电流的最大值为2mA，精度为0.5uA。
[0088]可调谐光组件14包括:可调谐激光器401、第一光电探测器402 ;其中，
[0089]可调谐激光器401，用于根据自激光器驱动电路102接收的调制电流及偏置电流，控制发射光的调制频率范围；根据自波长粗调谐电路104接收的第一调谐电流以及自波长精调谐电路105接收的第二调谐电流，控制发射光波长；
[0090]本发明实施例中，接收的调制电流及偏置电流，用于控制可调谐激光器401发光并产生具有与调制电流对应的调制频率范围的光频带；
[0091]接收的第一和第二调谐电流，用于从可调谐激光器401产生的光频带中进行选择，选取所需波长作为可调谐激光器401的发射的上行光信号的中心波长；其中，第一调谐电流进行粗选，第二调谐电流进行精选。
[0092]本发明实施例中，可调谐激光器401采用三电极结构的分布布喇格反射器(DBR，Distributed Bragg Reflector)激光器。
[0093]实际应用中，可调谐激光器401也可以采用四电极结构的采样DBR激光器或其他多电极结构的可调谐半导体激光器，同时采用对应的波长调谐组件。
[0094]具体地，可调谐激光器401包括:布喇格光栅区、相位调整区以及有源区；其中，
[0095]有源区接收由激光器驱动电路102输出的调制电流及偏置电路，用于根据注入的调制电流及偏置电流，将有源区内电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去，实现粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用，使得可调谐激光器401能够产生具有与调制电流对应的调制频率范围的光频带。
[0096]本发明实施例中，有源区能够在较宽的波长范围内产生光增益。具体地，增益的波长范围随注入电流的增加而展宽。当电流达到一定值时，能获得极宽的增益谱，这为波长调谐提供了必要条件。
[0097]实际应用中，有源区注入的电流与输出光功率呈线性关系，因此可以通过控制激光器驱动电路输出的调制电流即可对可调谐激光器的输出光强进行直接调制，而无须使用电吸收或马赫曾德调制器等进行外部调制，降低了 WDM PON系统的复杂度及成本。
[0098]布喇格光栅区接收波长粗调谐电路104注入的第一调谐电流，相位调整区接收波长精调谐电路105注入的第二调谐电流，用于根据光栅的波长选择性从可调谐激光器401的有源区产生的光频带中选取所需波长作为可调谐激光器401的发射光中心波长。
[0099]本发明实施例中，通过波长粗调谐电路104和波长精调谐电路105调整向可调谐激光器401注入的第一和第二波长调谐电流，使可调谐激光器401内载流子浓度发生变化，引起布拉格光栅区的光栅有效折射率的变化，继而影响光栅周期，使得对可调谐激光器401可发射的发射光光频带进行选择，发射所需波长的光信号，也就是说，ONU光模块可以通过改变注入电流动态调整其工作频点。
[0100]关于可调谐激光器中的有源区如何根据注入电流产生发射光光频带，布喇格光栅区及相位调整区如何从发射光光频带中选取所需波长的光波为本领域技术人员所公知的技术，在此不再详述。
[0101]本发明实施例中，可调谐激光器401发射光波长位于C+波段，由不同可调谐激光器401发射的上行光波波长信号之间的最小频率间隔为100GHz，波长间距为0.8nm，如表1所示。
[0102]表1C+波段激光
[0103]
【权利要求】
1.一种光网络单元ONU，其特征在于，包括:激光器驱动组件、波长调谐组件、波长调节组件以及可调谐光组件；其中， 所述激光器驱动组件，用于根据波分复用型无源光网络WDM PON系统激光的调制频率范围，产生对应激光调制频率范围的电信号，并对产生的电信号进行幅值调制，向所述可调谐光组件输出调制电流及所述可调谐光组件发光所需的偏置电流； 所述波长调谐组件，用于根据自所述波长调节组件接收的电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向所述可调谐光组件输出对应电阻控制信号的波长调谐电流； 所述波长调节组件，用于根据自所述可调谐光组件接收的光监控电流，查询预先存储的光监控电流与光波波长的对应关系，获取与所述可调谐光组件输出的光监控电流对应的光波波长，根据获取的光波波长与预先存储的目标光波波长之间的比较结果，生成并输出调节光波波长的电阻控制信号； 所述可调谐光组件，用于根据自所述激光器驱动组件接收的调制电流及偏置电流，控制发射光的调制频率范围；根据自所述波长调谐组件接收的波长调谐电流，控制发射光波长；探测发射光，产生并输出与探测的发射光的波长对应的光监控电流。
2.根据权利要求1所述的光网络单元，其特征在于，所述根据获取的光波波长与预先存储的目标光波波长之间的比较结果，生成并输出调节光波波长的电阻控制信号具体为: 当所述获取的光波波长大于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表示减少所述波长调谐组件自身电路的电阻值，增大所述波长调谐组件向所述可调谐光组件注入的波长调谐电流； 当所述获取的光波波长小于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表示增加所述波长调谐组件自身电路的电阻值，减小所述波长调谐组件向所述可调谐光组件注入的波长调谐电流； 当所述获取的光波波长等于目标光波波长时，输出的电阻控制信号表示维持所述波长调谐组件自身电路的电阻值，保持所述波长调谐组件向所述可调谐光组件注入的波长调谐电流。
3.根据权利要求2所述的光网络单元，其特征在于，所述激光器驱动组件包括:激光器驱动电路以及调制波长控制电路，其中， 所述调制波长控制电路，用于根据WDM PON系统激光的调制频率范围，产生对应激光调制频率范围的电信号； 所述激光器驱动电路，用于接收所述调制波长控制电路发出的电信号，并对接收的电信号进行幅值调制，向可调谐光组件输出调制电流及偏置电流。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光网络单元，其特征在于，所述波长调节组件通过微控制单元MCU实现；所述电阻控制信号包括:用于粗调光波波长的第一电阻控制信号和用于精调光波波长的第二电阻控制信号。
5.根据权利要求4所述的光网络单元，其特征在于，所述波长调谐组件包括:波长粗调谐电路以及波长精调谐电路，其中， 所述波长粗调谐电路，用于接收由所述MCU输出的第一电阻控制信号，并根据接收的第一电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向所述可调谐光组件注入第一调谐电流； 所述波长精调谐电路，用于接收由所述MCU输出的第二电阻控制信号，并根据接收的第二电阻控制信号，调节自身电路的电阻值，向所述可调谐光组件注入第二调谐电流。
6.根据权利要求5所述的光网络单元，其特征在于，所述波长粗调谐电路包括:第一运算放大器、第一 P型金属-氧化物-半导体MOS场效应管、第一电阻、第一电阻网络、第一NMOS场效应管、第二 NMOS场效应管、第三电阻、第四电阻、第二运算放大器、第五电阻、第二PMOS场效应管、第三NMOS场效应管；其中， 第一运算放大器的同相输入端施加参考基准电压； 第一运算放大器的反相输入端分别与第一电阻的一端、第一 PMOS场效应管的漏极相连，第一电阻的另一端接地； 第一运算放大器的输出端与第一 PMOS场效应管的栅极相连。 第一 PMOS场效应管的源极与衬底相连，与第一电阻网络的一端相连，并在源极与衬底相连的第一节点施加第一恒定电压，其中，第一电阻网络的另一端与第一 NMOS场效应管的漏极相连； 第一 NMOS场效应管的栅极与漏极相连，并与第二 NMOS场效应管的栅极相连； 第一 NMOS场效应管的源极和第二 NMOS场效应管的源极均接地； 第二 NMOS场效应管的漏极分别与第三电阻的一端、第四电阻的一端相连，其中，第三电阻的另一端与第五电阻的一端相连，并在第三电阻与第五电阻相连的第二节点施加第二恒定电压；第四电阻的另一端与第二运算放大器的反相输入端相连； 第二运算放大器的同相输入端分别与第五电阻的另一端、第二 PMOS场效应管的源极相连； 第二运算放大器的输出端与第二 PMOS场效应管的栅极相连； 第一电阻控制信号接入第一电阻网络，第一调谐电流从第二 PMOS场效应管的漏极输出。
7.根据权利要求6所述的光网络单元，其特征在于，所述波长粗调谐电路进一步包括:第一滤波电容以及第二滤波电容，其中， 第一滤波电容的一端与第一 PMOS场效应管的源极相连，另一端接地； 第二滤波电容的一端与第二运算放大器的反相输入端相连，另一端接地。
8.根据权利要求5所述的光网络单元，其特征在于，所述可调谐光组件包括:可调谐激光器、第一光电探测器；其中， 所述可调谐激光器，用于根据自所述激光器驱动电路接收的调制电流及偏置电流，控制发射光的调制频率范围；根据自所述波长粗调谐电路接收的第一调谐电流以及自所述波长精调谐电路接收的第二调谐电流，控制发射光波长； 所述第一光电探测器，用于探测由所述可调谐激光器输出的发射光，产生与探测的发射光的波长对应的光监控电流，并将产生的光监控电流输出至所述MCU中。
9.根据权利要求8所述的光网络单元，其特征在于，所述可调谐激光器包括:布喇格光栅区、相位调整区以及有源区；其中， 所述有源区接收由所述激光器驱动电路输出的调制电流及偏置电流，用于根据注入的调制电流及偏置电流，产生具有与调制电流对应的调制频率范围的光频带； 所述布喇格光栅区接收所述波长粗调谐电路注入的第一调谐电流，所述相位调整区接收所述波长精调谐电路注入的第二调谐电流，用于根据光栅的波长选择性从所述有源区产生的光频带中选取所需波长作为所述可调谐激光器的发射光中心波长。
10.根据权利要求8所述的光网络单元，其特征在于， 所述光网络单元进一步包括:热电制冷器TEC控制组件； 所述可调谐光组件进一步包括:TEC元件及热电偶； 其中， 所述可调谐激光器及所述热电偶均设置于所述TEC元件表面；所述热电偶与所述TEC控制组件的输入端相连，所述热电偶的电阻值随所述可调谐激光器的温度变化而变化；所述TEC元件与所述TEC控制组件的输出端相连，用于根据自所述TEC控制组件接收的温度控制电压，进行吸热或放热，调节所述热电偶及所述可调谐激光器的温度； 所述TEC控制组件，用于根据所述热电偶电阻值的变化，调节输出的温度控制电压。
【文档编号】H04B10/572GK103580757SQ201310445411
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】杨思更, 赵其圣, 李大伟, 李明, 薛登山, 路磊 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司