光发送和光收发组件、光通信设备及光信号的发送方法与流程

1.本技术涉及光通信技术领域，特别涉及一种光发送和光收发组件、光通信设备及光信号的发送方法。


背景技术：

2.光发送组件主要用于光信号的发送，是无源光网络(passive optical network，pon)中的重要器件。光发送组件应用于pon系统中的关键设备，例如光线路终端(optical line terminal，olt)、光网络终端(optical network terminal，onu)等。
3.光发送组件通常包括激光器和滤波单元。激光器输出的调制光信号承载的信息为由比特1和比特0组成的二进制编码序列，比特1对应的波长和比特0对应的波长不同。滤波单元通过滤除调制光信号中比特0对应的波长来提升激光器的消光比。相关技术中，该滤波单元为带通型滤波单元，且该带通型滤波单元锁定激光器输出的调制光信号的波长。
4.当调制光信号承载的信息在比特1和比特0之间快速切换时，调制光信号的波长会快速抖动，而带通型滤波单元的滤波谱线来不及跟踪调制光信号的波长变化，导致比特1对应波长的调制光信号衰减过大，对通信质量造成不良影响。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种光发送组件、光收发组件、光通信设备和光信号的发送方法，能够提升通信质量。
6.一方面，本技术提供了一种光发送组件。该光发送组件包括第一激光器和带阻型滤波单元。第一激光器用于输出第一调制光信号。第一调制光信号承载的信息包括比特0和比特1，且所述比特0对应的波长和所述比特1对应的波长不同。所述带阻型滤波单元用于锁定所述第一激光器输出的所述第一调制光信号的波长，使得所述带阻型滤波单元的正向滤波谱线中的下限截止波长在所述比特0对应的峰值波长和所述比特1对应的峰值波长之间，以将接收到的所述第一调制光信号中比特0对应波长的光信号滤除，得到第二调制光信号，以及输出所述第二调制光信号。
7.在本技术中，带阻型滤波单元锁定所述第一激光器输出的所述第一调制光信号的波长，是指带阻型滤波单元的正向滤波谱线中的第一中心波长与第一调制光信号的波长的差值保持在一定差值范围内。其中，正向滤波谱线是指对从带阻型滤波单元的输入端口输入的光信号的滤波谱线。
8.理想状态下，当带阻型滤波单元锁定所述第一激光器输出的所述第一调制光信号的波长时，第一中心波长与第一调制光信号的波长的差值为固定值。但是实际应用中，由于第一激光器的热啁啾的存在，第一调制光信号的波长会在目标波长附近出现微小的变化。由于带阻型滤波单元来不及响应该微小变化，所以带阻型滤波单元的第一中心波长基本不变，而第一中心波长与第一调制光信号的波长的差值会在一定差值范围内变化。
9.带阻型滤波单元的正向滤波谱线具有下限截止波长和上限截止波长。下限截止波
长和上限截止波长为满足以下条件的波长：小于该下限截止波长的波长能够通过该带阻型滤波单元，大于该上限截止波长的波长能够通过该带阻型滤波单元，而在上限截止波长和下限截止波长之间的波长经过该滤波单元后会有一定程度的衰减。
10.当带阻型滤波单元锁定第一调制光信号的波长时，所述带阻型滤波单元的下限截止波长位于比特0对应的峰值波长和比特1对应的峰值波长之间，比特1对应波长的调制光信号就能够在衰减较小的情况下通过该带阻型滤波单元。当第一调制光信号承载的信息在比特1和比特0之间快速切换时，第一调制光信号的光谱峰值会快速抖动。在快速抖动的过程中，比特1对应的波长始终在小于带阻型滤波单元的下限截止波长的一定范围内移动，因此，即使带阻型滤波单元来不及跟随第一调制光信号的波形的变化，比特1对应的波长仍然能够在小衰减的情况下通过带阻型滤波单元，从而提高通信质量。
11.在一些示例中，所述带阻型滤波单元包括可调谐滤波器。可调谐滤波器具有输入端口、下载端口和直通端口。所述光发送组件还包括光功率检测单元。光功率检测单元用于检测第一光功率和第二光功率，所述第一光功率与所述输入端口接收到的所述第一调制光信号的光功率呈正比，所述第二光功率为所述下载端口输出的所述比特0对应波长的光信号的光功率。所述可调谐滤波器用于基于所述第一光功率和所述第二光功率，调节所述正向滤波谱线中的第一中心波长。例如，根据第一光功率和第二光功率的比值，调节第一中心波长，直至第一光功率和第二光功率的比值为设定值，此时，可调谐滤波器锁定第一调制光信号的波长。这样，第一调制光信号从输入端口输入后，比特0对应波长的光信号从所述下载端口输出，而所述第二调制光信号从所述直通端口输出。
12.对于可调谐滤波器而言，当输入端口接收到的光信号的波长和光功率一定时，从下载端口输出的光信号的光功率与波长间距呈负相关关系。其中，波长间距是指可调谐滤波器的第一中心波长与输入端口接收到的光信号的波长之间的差值的绝对值。波长间距越大，下载端口输出的光信号的光功率越小；波长间距越小，下载端口输出的光信号的光功率越大。因此，调节第一中心波长，能够使下载端口输出的光信号的光功率发生变化。
13.在第一光功率不变的情况下，第一光功率和第二光功率的比值取决于第二光功率的大小。当第一光功率和第二光功率的比值为设定值时，表示第一中心波长相对于输入端口接收到的光信号的波长处于所需要的波长锁定位置。因此，基于所述第一光功率和所述第二光功率，调节所述正向滤波谱线中的第一中心波长，有利于可调谐滤波单元快速锁定第一激光器输出的第一调制光信号的波长。
14.在一些示例中，所述光功率检测单元包括：分光器、第一光探测器和第二光探测器。分光器位于所述第一激光器和所述可调谐滤波器之间的光路上，用于将所述第一调制光信号分为第一路光信号和第二路光信号，以及将所述第一路光信号传递至所述输入端口。第一光探测器用于检测所述第二路光信号的光功率，得到所述第一光功率。第二光探测器用于检测所述第二光功率。通过设置分光器将第一调制光信号分为两路光信号，能够在检测第一光功率和第二光功率的情况下，保证第一调制光信号的正常传输。
15.在一些示例中，可调谐滤波器为互易性无源光器件。互易性无源光器件结构简单，产品成熟，有利于推广应用。
16.在另一些示例中，可调谐滤波器为非互易性无源光器件。所述带阻型滤波单元还用于调节反向滤波谱线中的第二中心波长，使得所述第一调制光信号对应的波长位于所述
带阻型滤波单元的反向滤波谱线中的下限截止波长和上限截止波长之间，以阻止所述第一调制光信号对应的波长反向通过所述带阻型滤波单元。这样，该带阻型滤波单元还可以起到隔离的作用，无需采用单独的隔离器，使得光发送组件所包含的器件较少，结构更为简单。其中，反向滤波谱线是指对从带阻型滤波单元的直通端口输入的光信号的滤波谱线。
17.可选地，所述光发送组件还包括光开关，所述光开关位于所述带阻型滤波单元和所述光发送组件的出光口之间的光路上，所述光开关用于控制所述带阻型滤波单元输出的所述第二调制光信号是否从所述出光口输出。当光发送组件在包含于光通信设备的备用无源光网络端口时，第一激光器能够一直处于稳定工作状态。在主用无源光网络端口正常工作时，光开关关闭，备用无源光网络端口不进行业务承载。而当主用无源光网络端口无法正常工作，需要进行网络保护时，打开光开关，切换为备用无源光网络端口进行业务承载。与在进行网络保护时才启动第一激光器相比，无需等待第一激光器输出的波长稳定，可以减少切换时间。
18.在一些示例中，所述光开关包括一个输入端口和两个输出端口，所述光开关的输入端口用于接收所述带阻型滤波单元输出的所述第二调制光信号，所述两个输出端口中的一个用于将所述第二调制光信号输出至所述出光口，所述两个输出端口中的另一个用于将所述第二调制光信号输出至所述出光口之外的位置。
19.可选地，所述光发送组件还包括第三光探测器，所述两个输出端口中的另一个与所述第三光探测器耦合，与所述第三光探测器耦合的输出端口用于将第二调制光信号输出至所述第三光探测器。当第三光探测器检测到光信号时，表示光开关关闭，而当第三光探测器未检测到光信号时，表示光开关打开。
20.在一些示例中，光发送组件仅包括一个激光器。而在另一些示例中，光发送组件包括多个激光器。例如，除了第一激光器，光发送组件还包括第二激光器。所述第二激光器用于输出第三调制光信号。
21.当光发送组件包括多个激光器时，该光发送组件还包括合波器，用于将多个激光器输出的调制光信号合为混合光信号，然后从光发送组件的出光口输出。
22.在光发送组件包括多个激光器的情况下，光开关具有两种布置形式。一种是光开关位于带阻型滤波单元和合波器之间的光路上。合波器用于将所述光开关输出的第二调制光信号和所述第二激光器输出的第三调制光信号合为混合调制光信号，以及将所述混合调制光信号输出至所述出光口。另一种是光开关位于合波器和出光口之间的光路上。合波器用于将所述带阻型滤波单元输出的第二调制光信号和所述第二激光器输出的第三调制光信号合为混合调制光信号，以及将所述混合调制光信号传递至所述光开关，所述光开关用于控制所述混合调制光信号中的所述第二调制光信号是否从所述出光口输出。
23.在一些示例中，所述光发送组件还包括半导体制冷器(thermo electric cooler，tec)，所述第一激光器和所述带阻型滤波单元承载在所述半导体制冷器上。这样，通过半导体制冷器可以同时调节第一激光器和带阻型滤波单元的温度，使得第一激光器输出的波长和所述带阻型滤波单元的第一中心波长发生变化。由于第一激光器和带阻型滤波单元的热光系数不同，在相同的温度变化量下，第一激光器的波长变化量与第一中心波长的波长变化量不同，这样，第一激光器的波长和带阻型滤波单元的第一中心波长之间的差值发生变化，直至带阻型滤波单元锁定第一激光器输出的第一调制光信号的波长。
24.可选地，所述可调谐滤波器为微环谐振器、微盘谐振器或者马赫曾德干涉仪。
25.另一方面，本技术提供了一种光收发组件。该光收发组件包括光接收组件和光发送组件。其中，光发送组件为前述任一种光发送组件。所述波分复用器件用于将所述光发送组件输出的第二调制光信号传输至所述出光口，以及将所述出光口输入的第三调制光信号传输至所述光接收组件。所述光接收组件用于将接收到的第三调制光信号转换为电信号。
26.又一方面，本技术还提供了一种光通信设备。在一些示例中，该光通信设备为olt，olt包括前述光收发组件。在另一些示例中，该光通信设备为onu，onu包括前述光发送组件。在又一些示例中，光通信设备为光模块，包括前述光发送组件或者光收发组件。
27.又一方面，本技术还提供了一种光信号的发送方法。该方法包括：控制第一激光器输出第一调制光信号，所述第一调制光信号承载的信息包括比特0和比特1，且所述比特0对应的波长和所述比特1对应的波长不同；通过带阻型滤波单元锁定所述第一调制光信号的波长，以对所述第一调制光信号进行滤波。这里，锁定是指，所述带阻型滤波单元的正向滤波谱线中的第一中心波长与所述第一调制光信号的波长的差值保持在一定差值范围内，且使得所述带阻型滤波单元的正向滤波谱线中的下限截止波长在所述比特0对应的峰值波长和所述比特1对应的峰值波长之间。这样，所述带阻型滤波单元能够将接收到的所述第一调制光信号中比特0对应的波长的光信号滤除，得到第二调制光信号，以及输出所述第二调制光信号。
28.可选地，所述带阻型滤波单元包括可调谐滤波器，所述可调谐滤波器具有输入端口、下载端口和直通端口。所述通过带阻型滤波单元对所述第一调制光信号进行滤波，包括：确定第一光功率和第二光功率，所述第一光功率与所述输入端口接收到的所述第一调制光信号的光功率呈正比，所述第二光功率为所述下载端口输出的所述比特0对应波长的光信号的光功率；基于所述第一光功率和所述第二光功率，调节所述正向滤波谱线中的第一中心波长，以使所述比特0对应波长的光信号从所述下载端口输出，以及使所述第二调制光信号从所述直通端口输出。
29.当所述第一激光器和所述带阻型滤波单元承载在半导体制冷器上时，所述调节所述正向滤波谱线中的第一中心波长，包括：通过所述半导体制冷器调节所述第一激光器和所述带阻型滤波单元的温度，以调节所述第一激光器输出的第一调制光信号的波长和所述第一中心波长，以使得所述第一中心波长锁定所述第一激光器输出的所述第一调制光信号的波长。
30.在本技术实施例中，基于所述第一光功率和所述第二光功率，调节所述可调谐滤波器的第一中心波长，包括：当第一光功率与第二光功率的比值不等于设定值时，调节所述可调谐滤波器的第一中心波长使得第一光功率与第二光功率的比值变化，直至第一光功率与第二光功率的比值等于设定值。这样，即可使得第一中心波长锁定所述第一激光器输出的所述第一调制光信号的波长。
31.在本技术实施例中，带阻型滤波单元锁定第一激光器输出的第一调制光信号的波长，以对第一激光器输出的第一调制光信号进行滤波。在第一调制光信号承载的信息在比特1和比特0之间快速切换时，比特1对应的波长始终能够小于带阻型滤波单元的下限截止波长。这样，能够保证比特1对应的波长的第一调制光信号在衰减较小的情况下通过该带阻型滤波单元，有利于提升通信质量。
附图说明
32.图1是本技术实施例提供的一种光发送组件的结构示意图；
33.图2是第一调制光信号的波长与带阻型滤波单元的正向滤波谱线的关系示意图；
34.图3是第一调制光信号的波长与带通型滤波单元的滤波谱线的关系示意图；
35.图4是本技术实施例提供的另一种光发送组件的结构示意图；
36.图5是第一调制光信号的波长与带阻型滤波单元的正反向滤波谱线的关系示意图；
37.图6是一种微环谐振器的结构示意图；
38.图7是本技术实施例提供的又一种光发送组件的结构示意图；
39.图8是本技术实施例提供的一种光发送组件的结构示意图；
40.图9是本技术实施例提供的一种光收发组件的结构示意图；
41.图10是本技术实施例提供的一种无源光网络系统的组网示意图；
42.图11是本技术实施例提供的一种光信号的发送方法的流程图。
具体实施方式
43.光通信是一种主流通信方案，由于其具有超高带宽、低电磁干扰的特点，目前被大规模的部署，应用到以光纤到户(fiber to the home，ftth)为代表的接入网中。
44.pon是接入网所应用的主要形式，pon包括olt、光分布网络(optical distribution network，odn)和onu。olt和onu之间通过odn连接，之间无任何有源电子设备。通常来说，一个olt与一个odn连接，而一个odn与多个onu连接。每个onu都能够视作是一个用户。一个olt能够通过odn的光传输，服务于多个用户。
45.olt和onu中配置有光收发组件(bi-directional optical sub-assembly，bosa)。光收发组件主要包括光发送组件(transmitting optical sub-assembly，tosa)和光接收组件(receiving optical sub-assembly，rosa)。光发送组件和光接收组件封装在壳体内。通过光发送组件将电信号转化为光信号并发送，通过光接收组件将光信号接收并转化为电信号，从而实现了光信号的发送和接收。
46.目前来说，已经大规模部署的无源光网络包括g比特无源光网络(gig-bit passive optical network，gpon)。gpon所支持的速率为2.5gbit/s或1.25gbit/s。而随着网络带宽升级，下一代将要部署的无源光网络为xgpon(也可以称为10g-gpon)，xgpon所支持的速率为10gbit/s。
47.示例性地，gpon中的olt发送1490nm波长的光信号，接收1310nm波长的光信号。xgpon中的olt发送1577nm波长的光信号，接收1270nm波长的光信号。
48.下面结合附图对光发送组件和光收发组件的结构进行详细说明。
49.图1是本技术实施例提供的一种光发送组件的结构示意图。如图1所示，该光发送组件包括第一激光器11和带阻型滤波单元12。第一激光器11用于输出第一调制光信号。第一调制光信号承载的信息包括比特0和比特1。带阻型滤波单元12用于对第一调制光信号进行滤波。
50.图2是第一调制光信号的波长与带阻型滤波单元的正向滤波谱线的关系示意图。在图2中，细线表示第一调制光信号的波长，粗线表示带阻型滤波单元的正向滤波谱线。左
右方向表示波长的大小，且从左到右，波长逐渐变大。上下方向表示光信号的功率大小，从下到上，光功率逐渐增大。
51.从图2可以看出，对于第一调制光信号，比特0对应的波长和比特1对应的波长不同。例如，图2的(a)部分和(b)部分中，第一个波峰对应的波长为比特1对应的波长，该第一个波峰对应的波长为比特1对应的峰值波长，第二个波峰对应的波长为比特0对应的波长，该第二个波峰对应的波长为比特0对应的峰值波长。比特0对应的峰值波长大于比特1对应的峰值波长。
52.在本技术实施例中，第一激光器11是直接调制激光器(directly modulated laser，dml)。dml是通过电信号直接调制激光器的电源，使激光器的输出光随电信号的变化而变化。由于pon系统对成本非常敏感，而dml成本较低，所以大部分场景下需要通过dml实现光发送组件。
53.对于dml而言，由于不同调制信息对应的注入电流或电压不同，导致dml的输出光谱的峰值对应不同的波长，即绝热啁啾。由于光纤中存在色散，不同波长的光在同一根光纤中的传播速率不同，因此，激光器的绝热啁啾会导致信号在经过一定距离的传输后，信号之间出现码间干扰，极大的限制传输距离。因此，在本技术实施例中，为了抑制第一激光器11的绝热啁啾，在第一激光器11后设置了带阻型滤波单元12。
54.如图2的(b)部分所示，带阻型滤波单元12用于锁定第一激光器11输出的第一调制光信号的波长，使得带阻型滤波单元12的下限截止波长b位于比特0对应的峰值波长和比特1对应的峰值波长之间。这样，带阻型滤波单元12能够将接收到的第一调制光信号中比特0对应波长的光信号滤除，得到第二调制光信号，以及输出第二调制光信号。
55.在本技术实施例中，带阻型滤波单元12锁定第一激光器11输出的第一调制光信号的波长，是指带阻型滤波单元12的正向滤波谱线中的第一中心波长与第一调制光信号的波长之间的差值保持在一定差值范围内。
56.需要说明的是，理想状态下，当带阻型滤波单元锁定所述第一激光器输出的所述第一调制光信号的波长时，第一中心波长与第一调制光信号的波长的差值为固定值。但是实际应用中，对于一些调制码型，例如伪随机二进制序列(pseudo-random binary sequence，prbs)31码型，调制信息中的比特0和比特1的快速切换会导致激光器出现热啁啾。激光器的热啁啾会使得第一调制光信号的波长会在目标波长附近微小的变化，例如，当第一调制光信号的目标波长为1577nm，而当第一调制光信号承载比特1和比特0时，第一调制光信号的实际波长会在1577nm附近变化。由于带阻型滤波单元来不及响应该微小变化，所以带阻型滤波单元的第一中心波长基本不变，而第一中心波长与第一调制光信号的波长的差值会在一定差值范围内变化。
57.由于带阻型滤波单元12的带宽固定，当第一中心波长与第一调制光信号的波长之间的差值保持在该差值范围内时，使得带阻型滤波单元的下限截止波长b在比特0对应的峰值波长和比特1对应的峰值波长之间，以将接收到的第一调制光信号中比特0对应波长的光信号滤除。
58.在本技术实施例中，带阻型滤波单元具有下限截止波长和上限截止波长。下限截止波长和上限截止波长为满足以下条件的波长：小于该下限截止波长的波长能够通过该带阻型滤波单元，大于该上限截止波长的波长能够通过该带阻率滤波单元，而在上限截止波
长和下限截止波长之间的波长经过该滤波单元后会有一定程度的衰减。
59.在本技术实施例中，上限截止波长和下限截止波长可以为光功率的幅度变化的拐点，或者，光功率幅度变化达到一定程度所对应的点。
60.在一些示例中，将第一调制光信号中比特0对应波长的光信号滤除，是指比特0对应波长的第一调制光信号经过该带阻型滤波单元后会达到一定的衰减程度，甚至完全被滤除。这样，得到的第二调制光信号中比特0对应波长的光信号较弱，甚至完全不包括比特0对应波长，从而提高第一激光器的消光比(extinction ratio，er)。
61.激光器的消光比是衡量调制光信号的质量的一个指标。消光比是指激光器输出的调制光信号中比特1对应波长的光功率和比特0对应波长的光功率的相对比值。消光比可以采用以下公式计算。
62.er＝p1/p0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
63.er＝10log
10
(p1/p0)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
64.公式(1)和公式(2)中，er表示消光比，p1表示比特1对应波长的光功率，p0表示比特0对应波长的光功率。
65.从公式(1)和公式(2)可以看出，p0越小，er越大，激光器输出的光信号的质量越好。因此，滤除第一调制光信号中比特0对应的波长，能够实现消光比的提升。
66.下面以带宽相同的带通型滤波单元和带阻型滤波单元的滤波谱线进行对比，对本技术实施例提供的带阻型滤波单元的滤波效果进行说明。
67.如图3的(a)部分所示，在第一激光器和带通型滤波单元刚开始工作时，带通型滤波器的中心波长a和第一激光器输出的第一调制光信号的波长相差较远。需要先调整带通型滤波单元的中心波长a，以锁定第一调制光信号的波长。这样，带通型滤波单元的上限截止波长c在比特1对应的峰值波长和比特0对应的峰值波长之间，带通滤波单元的下限截止波长小于比特1对应的峰值波长，例如图3的(b)部分所示。比特1对应的波长的光信号通过该带通型滤波单元后的衰减很小，而比特0对应的波长的光信号通过该带通滤波单元后衰减较大，甚至无法通过该带通滤波单元。
68.如图3的(b)部分所示，由于带通型滤波单元的带宽较窄，只有当带通型滤波单元的中心波长与比特1对应的峰值波长之间的波长差小于阈值时，例如基本重合时，才能够保证带通型滤波单元的上限截止波长在比特1对应的峰值波长和比特0对应的峰值波长之间，且保证带通滤波单元的下限截止波长小于比特1对应的峰值波长。
69.当激光器输出的调制光信号承载的信息在比特1和比特0之间快速切换时，调制光信号的波长会因为热啁啾而发生快速抖动，使得比特1对应的峰值波长会移动到与该带通型滤波单元的中心波长之间的波长差大于该阈值的位置。这样，比特1对应波长的调制光信号通过该带通型滤波单元后会产生较大的衰减。在比特1对应波长的调制光信号衰减过大的情况下，导致通信质量较差。
70.而对于带阻型滤波单元，如图2的(a)部分所示，在第一激光器和带阻型滤波单元刚开始工作时，带阻型滤波单元的第一中心波长a和第一激光器输出的第一调制光信号的波长相差较远。需要先调整带阻型滤波单元的第一中心波长a，使得带阻型滤波单元锁定第一激光器输出的第一调制光信号的波长。锁定后，如图2的(b)部分所示，带阻型滤波单元的下限截止波长b在比特1对应的峰值波长和比特0对应的峰值波长之间，且比特0对应的峰值
波长位于下限截止波长b和上限截止波长c之间。这样，比特1对应的波长的光信号通过该带阻型滤波单元后的衰减很小，而比特0对应的波长的光信号通过该带阻型滤波单元后衰减较大，甚至无法通过该带阻型滤波单元。
71.在第一调制光信号承载的信息在比特1和比特0之间快速切换的情况下，由于带阻型滤波单元的通带部分较宽，即使比特1对应的波长因为热啁啾而发生红移(即向图2的(b)部分的右边移动)且第一中心波长基本不动，比特1对应的波长的第一调制光信号仍然能在基本无衰减的情况下通过该带阻型滤波单元。所以本技术实施例能够抑制由于比特1对应的波长的第一调制光信号的衰减过大而导致的通信质量下降。
72.需要说明的是，图2的(b)部分中，比特1对应的波长和下截止波长b之间的距离接近，但由于热啁啾引起的波长移动距离很小，所以比特1对应的波长右移后仍然位于下截止波长b的左边。
73.通过示波器观察两种光发送组件以伪随机二进制序列(pseudo-random binary sequence，prbs)码型发送第一调制光信号时对应的眼图，眼图模板容限均正常。而通过示波器观察两种光发送组件以prbs31码型发送第一调制光信号时对应的眼图，采用带通型滤波单元的光发送组件不能满足眼图模板容限的要求，而采用带阻型滤波单元能够满足眼图模板容限的要求。这里，对于采用带通型滤波器的光发送组件，主要是不能满足眼图模板中1电平容限的要求。可见，带阻型滤波单元能够适应各种码型的切换速率。
74.图4为本技术实施例提供的另一种光发送组件的结构示意图。如图4所示，带阻型滤波单元12包括可调谐滤波器121。该可调谐滤波器121具有输入端口、下载端口和直通端口。输入端口用于接收第一调制光信号。该光发送组件还包括光功率检测单元13。光功率检测单元13用于检测第一光功率和第二光功率。第一光功率与输入端口接收到的第一调制光信号的光功率呈正比，第二光功率为下载端口输出的比特0对应波长的光信号的光功率。可调谐滤波器121用于基于第一光功率和第二光功率，调节可调谐滤波器121的第一中心波长，以使比特0对应波长的光信号从下载端口输出，以及使第二调制光信号从直通端口输出。
75.对于可调谐滤波器而言，当输入端口接收到的光信号的波长和光功率一定时，从下载端口输出的光信号的光功率与波长间距呈负相关关系。其中，波长间距是指可调谐滤波器的第一中心波长与输入端口接收到的光信号的波长之间的差值的绝对值。波长间距越大，下载端口输出的光信号的光功率越小；波长间距越小，下载端口输出的光信号的光功率越大。因此，调节第一中心波长，能够使下载端口输出的光信号的光功率发生变化。
76.在第一光功率不变的情况下，第一光功率和第二光功率的比值取决于第二光功率的大小。当第一光功率和第二光功率的比值为设定值时，表示第一中心波长相对于输入端口接收到的光信号的波长处于所需要的波长锁定位置。因此，基于所述第一光功率和所述第二光功率，调节所述正向滤波谱线中的第一中心波长，有利于可调谐滤波单元快速锁定第一激光器输出的第一调制光信号的波长。
77.在本技术实施例中，当第一光功率和第二光功率的比值不等于设定值时，通过调节可调谐滤波器121的第一中心波长，使得第一光功率和第二光功率的比值变化，直至第一光功率和第二光功率的比值等于设定值，进而使得可调谐滤波器121的第一中心波长与比特1对应的波长的差值保持在前述差值范围内。
78.上述设定值可以通过观察眼图来确定。在满足眼图模板容限要求时所对应的比值作为该设定值。眼图模板中包括多种容限，例如，1电平容限，0电平容限、上升时间容限、下降时间容限等。满足眼图模板容限要求是指这些种类的容限要求均能被满足。
79.在本技术实施例中，出光口用于连接光纤，使得从出光口输出的光能够通过光纤传输。
80.在一些示例中，光功率检测单元13包括：分光器131、第一光探测器132和第二光探测器131。分光器131位于第一激光器11和可调谐滤波器121之间的光路上。分光器131用于将第一调制光信号分为第一路光信号和第二路光信号，以及将第一路光信号传递至输入端口。第一光探测器132用于检测第二路光信号的光功率，得到第一光功率。第二光探测器133用于检测第二光功率。
81.在本技术实施例中，分光器131的分光比为设定比例，例如第一路光信号和第二路光信号的光功率的比值为99：1或者95:5。通过该设定比例，能够让第一调制光信号的少部分进入光探测器，第一调制光信号的大部分输出至带阻型滤波单元12。
82.通过设置分光器将第一调制光信号分为两路光信号，能够在检测第一光功率和第二光功率的情况下，保证第一调制光信号的正常传输。
83.在一些示例中，可调谐滤波器121为微环谐振器(micro-ring resonator，mrr)、微盘谐振器或者马赫曾德干涉仪。
84.下面以微环谐振器为例对第一中心波长的调节进行示例性说明。微环谐振器包括平行的两根直波导和位于两根直波导之间的闭合环形波导。
85.当环形波导的有效折射率发生变化时，会使得微环谐振器的谐振波长产生变化。随着有效折射率的增加，微环谐振器的谐振波长会逐渐增大。而有效折射率的变化与微环谐振器的材料的热光系数以及温度的大小有关。因此，可以通过调节温度来调节微环的谐振波长。在本技术实施例中，第一中心波长为光信号从输入端口输入，且从下载端口输出时所对应的谐振波长。
86.在一种可能的实施方式中，在微环谐振器的环形波导上设置热电极，向热电极施加电压，电极产生焦耳热加热环形波导，以改变环形波导的有效折射率，从而调节微环谐振器的谐振波长。
87.在另一种可能的实施方式中，光发送组件还包括半导体制冷器，微环谐振器设置在半导体制冷器上，通过半导体制冷器来调节微环谐振器的温度，从而调节微环谐振器的谐振波长。
88.示例性地，微环谐振器和第一激光器设置在同一个半导体制冷器上。当第一激光器采用dml时，由于dml的热光系数大于微环谐振器的热光系数，因此，半导体制冷器进行温度调节时，dml和微环谐振器的波长变化量不同，从而可以对dml和微环谐振器的波长进行相对调节。
89.在一些示例中，如图4所示，该光发送组件还包括光开关14。光开关14位于带阻型滤波单元12和光发送组件的出光口之间的光路上。光开关14用于控制带阻型滤波单元12输出的第二调制光信号是否从出光口输出。
90.为了保证业务的不中断，光线路终端通常包括主用无源光网络端口和备用无源光网络端口。在主用无源光网络端口无法正常工作(例如主用无源光网络端口所在的链路发
生故障等)时，由备用无源光网络端口进行业务承载。这种情况被称为网络保护。
91.相关标准中，网络保护分为类型a(type a)、类型b(type b)和类型c(type c)保护。其中，type b保护较为常用。type b保护要求主用无源光网络端口和备用无源光网络端口的切换时间要小于50ms。
92.当主用无源光网络端口和备用无源光网络端口中的光发送组件均采用图3所示结构时，主用无源光网络端口和备用无源光网络端口中的第一激光器，均可以正常工作，处于稳定工作状态。只需要控制一个第一激光器对应的光开关打开，另一个第一激光器对应的光开关关闭，就能进行正常的业务承载。
93.假设主用无源光网络端口故障，需要进行type b保护，切换到备用无源光网络端口工作。由于备用无源光网络端口中的第一激光器处于稳定工作状态，所以备用无源光网络端口只需要对自己的光开关进行控制即可。在该过程中，由于备用无源光网络端口中的第一激光器不会突然被打开，所以不会破坏半导体制冷器的热平衡，第一激光器的波长也不会受到环境温度的影响。第一激光器输出的波长稳定，可调谐滤波器能够快速完成波长锁定。这样，在type b保护的情况下，切换时间主要由光开关的切换时间决定，而光开关的切换时间一般可以达到μm量级，满足切换时间小于50ms的要求。
94.在一些示例中，如图4所示，光开关14包括一个输入端口和两个输出端口，光开关14的输入端口用于接收带阻型滤波单元12输出的第二调制光信号，两个输出端口中的一个用于将第二调制光信号输出至出光口，两个输出端口中的另一个用于将第二调制光信号输出至出光口之外的位置。当控制光开关14使得第二调制光信号从与出光口输出时，表示光开关14打开，而控制光开关14使得第二调制光信号不从出光口输出时，表示光开关14关闭。
95.在光开关包括一个输入端口和两个输出端口的情况下，光发送组件还包括第三光探测器。用于将第二调制光信号输出至出光口之外的位置的输出端口与第三光探测器耦合。当第三光探测器检测到光信号且对应的电流最大时，表示光开关关闭，而当第三光探测器未检测到光信号时，表示光开关打开。
96.在一些示例中，光开光的一个输出端口和下载端口与同一光探测器耦合，前述第二光探测器和第三光探测器为同一个光探测器。例如图4中，第三光探测器即为第二光探测器133。当光开光的一个输出端口和下载端口与同一光探测器耦合时，第二光探测器133需要同时监控可调谐滤波器121的下载端口和光开关14的一个输出端口，所以对可调谐滤波器121和光开关14的控制和调节需要协调进行。例如，先调节微环谐振器121的谐振波长再调节光开关14，或者，先调节光开关14再调节微环谐振器121的谐振波长。
97.需要说明的是，在其他实施例中，光开光的输出端口和下载端口分别与一个光探测器耦合，第一光探测器和第三光探测器为两个不同的光探测器。
98.在另一些示例中，光开关为光功率衰减器。光功率衰减器具有一个输入端口和一个输出端口。光功率衰减器的输入端口用于接收带阻型滤波单元输出的第二调制光信号，光功率衰减器的输出端口用于将第二调制光信号输出至出光口。
99.在本技术实施例中，光开关为机械式光开关、电光开关、热光开关、磁光开关等。
100.在一些示例中，光开关与第一激光器和可调谐滤波器一样，也设置在半导体制冷器上。需要说明的是，如果光开关为热光开关，那么在调节热光开关和半导体制冷器时，可以交叉调节热光开关和半导体制冷器，以避免热光开关和半导体制冷器之间的相互干扰。
或者，可以综合考虑后同时调节热光开关和半导体制冷器，本技术对此不做限制。
101.在一些示例中，前述可调谐滤波器121为互易性器件。互易性器件是指输入端和输出端能够互换的无源器件。在另一些示例中，可调谐滤波器121为非互易性器件。非互易性器件是指输入端和输出端不能够互换的无源器件。
102.当可调谐滤波器121为非互易性器件时，所述第一调制光信号对应的波长位于所述带阻型滤波单元的反向滤波谱线中的下限截止波长和上限截止波长之间，以阻止第一调制光信号对应的波长反向通过带阻型滤波单元12。这里，反向是指光信号从带阻型滤波单元的输出端口到从带阻型滤波单元的输入端口的方向。
103.图5是第一调制光信号的波长与带阻型滤波单元的正反向滤波谱线的关系示意图。图5的(a)部分是第一调制光信号的波长与带阻型滤波单元的正向滤波谱线的关系示意图，图5的(b)部分是第一调制光信号的波长与带阻型滤波单元的反向滤波谱线的关系示意图。从图5可以看出，带阻型滤波单元的正反向滤波谱线的波形相同，通过将正向滤波谱线平移能够得到该反向滤波谱线。
104.如图5的(b)部分所示，在该反向滤波谱线中，带阻型滤波单元的第二中心波长a1位于比特1对应的峰值波长和比特0对应的峰值波长之间，使得带阻型滤波单元的反向下限截止波长b1小于比特1对应的峰值波长，而带阻型滤波单元的反向上限截止波长c1大于比特0对应的峰值波长。这样，比特1对应的波长和比特0对应的波长均不能反向通过该带阻型滤波单元，从而避免对第一激光器产生不良影响。这样，该带阻型滤波单元还可以起到隔离的作用，无需采用单独的隔离器，使得光发送组件所包含的器件较少，结构更为简单。
105.下面以微环谐振器为例，对非互易性器件的实现方式进行示例性说明。
106.图6是是一种微环谐振器的结构示意图。如图6所示，该微环谐振器包括平行的两根直波导121a和位于两根直波导121a之间的闭合环形波导121b。其中，环形波导121b上附着有磁光材料121c。
107.在本技术实施例中，磁光材料包括稀磁半导体、磁性石榴石等。磁性石榴石包括但不限于掺铋(bi)的钇铁石榴石和掺铈(ce)的钇铁石榴石等。在外界磁场(例如图6中的箭头所示)作用下，磁光材料的电磁场属性(例如磁化方向、磁化强度、介电常数等)会发生改变，从而影响在该磁光材料中传输的光的特性。这里，磁场采用永磁体(例如磁铁)形成，本技术对此不做限制。
108.通过磁光效应，使得光信号反向经过该微环谐振器时，相对于光信号正向经过该微环谐振器，经过环形波导时相位变化不同，从而使得该微环谐振器的反向滤波谱线相对于微环谐振器的正向滤波谱线，滤波峰对应的波长有所偏移。这样，当比特1对应的波长和比特0对应的波长从直通端口输入微环谐振器时，会从上载端口输出，而不会从输入端口输出，从而不会进入第一激光器。
109.需要说明的是，在本技术实施例中，反向滤波谱线是针对从可调谐滤波器121的直通端口输入的光信号的滤波谱线，正向滤波谱线是针对从可调谐滤波器121的输入端口输入的光信号的滤波谱线。
110.图7是本公开实施例提供的另一种光发送组件的结构示意图。如图7所示，该光发送组件还包括第二激光器15，第二激光器15用于输出第三调制光信号。该第二激光器15输出的第三调制光信号的波长与第一激光器11输出的第一调制光信号的波长不同。
111.可选地，第二激光器15为dml，以降低光发送组件的成本。或者，第二激光器15为电吸收调制激光器(electroabsorption modulated laser，eml)。
112.为了将第二调制光信号和第二激光器15输出的第三调制光信号同时从出光口输出，该光发送组件还包括第一合波器161。光开关14位于带阻型滤波单元12和第一合波器161之间的光路上。第一合波器161用于将光开关14输出的第二调制光信号和第二激光器15输出的第三调制光信号合为混合调制光信号，以及将混合调制光信号输出至出光口。
113.图8是本公开实施例提供的另一种光发送组件的结构示意图。与图7所示的区别在于，该光发送组件还包括第二合波器162，光开关14位于第二合波器162与出光口之间的光路上。第二合波器162用于将带阻型滤波单元12输出的第二调制光信号和第二激光器15输出的第三调制光信号合为混合调制光信号，以及将混合调制光信号传递至光开关14。光开关14用于控制混合调制光信号中的第二调制光信号是否从出光口输出。在图8所示实施例中，光开关只针对第二调制光信号的波长进行开关。无论光开关处于打开状态还是关闭状态，第三调制光信号均能够通过该光开关。
114.在图7和图8所示的光发送组件中，合波器(即第一合波器161或第二合波器162)、可调谐滤波器121、光开关14以及分光器(图中未示出)均集成在一个光芯片10上，以简化光发送组件的封装流程。在其他实施例中，这些器件中的全部或者部分也可以为分立的器件。
115.在本技术实施例中，当光发送组件仅包括一个激光器时，第二调制光信号的波长为1490nm、1310nm、1577nm或者1270nm。当光发送组件包括第一激光器和第二激光器时，第二调制光信号的波长为1577nm，第三调制光信号的波长为1490nm。
116.此外，前述光发送组件还包括壳体，壳体内具有腔体，壳体用于承载光发送组件所包含的各个光器件。壳体的侧壁具有光发送接口和出光口，光发送接口的数量与激光器的数量相同，用于固定对应的激光器的管壳。出光口用于容置光纤。腔体分别与光发送接口和光纤连接口连通，用于为光信号提供传输的空间。
117.本技术实施例还提供了一种光收发组件。图9是本技术实施例提供的一种光收发组件的结构示意图。如图9所示，该光收发组件包括光发送组件1、波分复用器件2和光接收组件3。图9中的光发送组件1的结构与图1所示的光发送组件的结构相同。需要说明的是，图9中的光发送组件1可以采用前述任一幅图所示的光发送组件。波分复用器件2位于光发送组件1和出光口1a之间，波分复用器件2用于将光发送组件1输出的第二调制光信号传输至出光口1a以及将出光口1a输入的第四调制光信号传输至光接收组件3。光接收组件3用于接收第四调制光信号，以及将接收到的第四调制光信号转换为电信号。
118.当光发送组件发送的调制光信号为单波长时，光接收组件接收的光信号也是单波长的。例如，光发送组件发送的调制光信号的波长为1490nm，光接收组件接收的光信号的波长为1310nm。又例如，光发送组件发送的调制光信号的波长为1577nm，光接收组件接收的光信号的波长为1270nm。而当光发送组件发送的调制光信号是双波长时，光接收组件接收的光信号也是双波长的。例如，光发送组件发送的调制光信号的波长为1490nm和1577nm，光接收组件接收的光信号的波长为1310nm和1270nm。
119.本技术还提供了一种光通信设备，例如，光模块、olt或者onu。该光通信设备包括前述任一种光发送组件或者光收发组件。在一些示例中，该光通信设备为olt，olt包括前述光收发组件。在另一些示例中，该光通信设备为onu，onu包括前述光发送组件。在又一些示
例中，光通信设备为光模块，包括前述光发送组件或者光收发组件。
120.图10是本公开实施例提供的一种pon系统的组网示意图。如图10所示，该pon系统包括olt 100、odn 200和至少两个onu 300。各onu 300分别通过odn 200与olt 100连接。
121.odn 200连接在olt 100和各onu 300之间，用于为olt 100和各光网络单元300之间提供光传输通道。pon系统通过olt 100发送光信号至光纤的第一端口，再依次由光纤的第二端口、odn 200传输至各onu 300。pon系统通过olt 100接收由各onu 300发送，并由odn 200传输的光信号。该pon系统实现了至少一个波长的光信号的发送和至少一个波长的光信号的接收。
122.olt 100和onu 300中的至少一个包括前述任一种光发送组件或者光接收组件。
123.本技术实施例还提供了一种光信号的发送方法，基于前述光发送组件的结构实现。图11是本技术实施例提供的一种光信号的发送方法的流程图。如图11所示，该方法包括以下过程。
124.s1，控制第一激光器输出第一调制光信号。
125.其中，第一调制光信号承载的信息包括比特0和比特1，且比特0对应的峰值波长和比特1对应的峰值波长不同。
126.s2，通过带阻型滤波单元对第一调制光信号进行滤波。
127.在s2中，带阻型滤波单元用于锁定第一激光器输出的第一调制光信号的波长，使得带阻型滤波单元的正向滤波谱线中的下限截止波长在比特0对应的峰值波长和所述比特1对应的峰值波长之间。这样，带阻型滤波单元能够将接收到的第一调制光信号中比特0对应波长的光信号滤除，得到第二调制光信号，以及输出第二调制光信号。
128.在一些示例中，带阻型滤波单元具有输入端口、下载端口和直通端口，s2包括：第一步，确定第一光功率和第二光功率，第一光功率与输入端口接收到的第一调制光信号的光功率呈正比，第二光功率为下载端口输出的比特0对应波长的光信号的光功率。第二步，基于第一光功率和第二光功率，调节第一中心波长，以使比特0对应波长的光信号从下载端口输出，以及使第二调制光信号从直通端口输出。在第二步中，当第一光功率与第二光功率的比值不等于设定值时，调节所述可调谐滤波器的第一中心波长使得第一光功率与第二光功率的比值变化，直至第一光功率和第二光功率的比值为设定值。这样，保证第一中心波长与第一调制光信号的波长的差值在一定差值范围内，完成带阻型滤波单元对第一调制光信号的波长的锁定。
129.在一种可能的实施方式中，通过半导体制冷器调节第一激光器和带阻型滤波单元的温度，以调节第一激光器输出的第一调制光信号的波长和带阻型滤波单元的正向滤波谱线中的第一中心波长，以使得第一中心波长跟随第一激光器输出的第一调制光信号的波长变化，直至第一调制光信号的波长和带阻型滤波单元的第一中心波长的差值在该差值范围内。
130.在另一种可能的实施方式中，通过带阻型滤波单元中的热电极，调节带阻型滤波单元的温度，使得第一中心波长变化，直至第一调制光信号的波长和带阻型滤波单元的第一中心波长的差值在该差值范围内。
131.光信号的发送方法的详细内容可参见前述光发送组件的相关实施例，在此省略详细描述。
132.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“耦合”等类似的词语是指a与b之间通过物理连接或者空间对准的方式在a和b之间形成光路。
133.以上所述仅为本技术一个实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。