基于注入锁定光传感网络WDM-PON系统及信号传播方法与流程

基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统及信号传播方法
技术领域
1.本技术属于光通信技术领域，尤其是涉及一种基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统及信号传播方法。


背景技术：

2.pon主要由三部分组成：光网络终端(olt, optical line terminal)，光分配网络（odn，optical distribution network）,光网络单元（onu，optical network unit）。
3.其中，olt的主要功能有：作为pon和上层骨干网间的接口；完成上行、下行的光电和电光转换；分配并控制着各信道的连接。
4.odn主要功能有：建立olt和onu之间的传输通道，通过光纤无源器件将一路信号分成多路信号传至onu，完成波长复用、信号功率分配等功能。
5.onu主要功能有：提供用户侧接口；完成下行光电转换和上行电光转换，并实现各种业务的接入。
6.wdm-pon是pon技术的一种，其可以使单信道速率一定时，光纤传输容量成倍增加，单一通路成本降低。
7.在wdm-pon系统中，多个不同波长同时工作，因此最直接的wdm-pon方案是olt中有多个不同波长的半导体激光器，每个onu也使用特定波长的半导体激光器，各点对点连接都按预先设计的波长进行配置和工作。如果波长数越多，需要的半导体激光器种类也越多，带来严重的仓储问题，这对onu尤其突出。由于存在严重的onu仓储问题，固定半导体激光器的解决方案难以应用于商用wdm-pon系统，因此使用无色onu已基本成为当前wdm-pon相关研究的共识，基于无色onu的技术方案是wdm-pon系统的主流。无色onu的实现技术根据使用的器件不同可分为可调激光器、宽谱半导体激光器和无半导体激光器三类。
8.可调激光器是使用波长可调的激光器使onu可以工作在不同的波长，可调激光器也工作在特定波长，但可通过辅助手段对波长进行调谐，如电调谐、温度调谐和机械调谐，这样在系统中可使用同样的激光器以产生不同的工作波长。
9.现有技术中在onu中放置一个宽谱半导体激光器，发出的光从onu出来之后，再接一个wdm设备，比如薄膜滤波器或者awg，对信号进行频谱分割，只允许特定的波长部分通过并传输到位于中心局的olt。这样各个onu具有相同的半导体激光器，但由于它们接在wdm合波器的不同端口上，从而可为每个通道生成单独的波长信号。
10.光传感系统常见的是光纤光栅传感器系统，但光纤光栅传感器的解调设备昂贵，且通讯需要先转成电。传统通讯和光传感系统相互孤立，期间经过多次光电-电光转换，造成系统的复杂和冗余。


技术实现要素：

11.本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中的不足，从而提供一种基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统及信号传播方法。
12.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于注入锁定的光传感网络wdm-pon系统，包括：光网络终端，包括第一环形器，第一阵列波导光栅，第二阵列波导光栅，下行控制光信号发生器，信号接收器，宽带光源，信号接收器接收不同波长的光线；若干光网络单元，包括半导体激光器，第二环形器，解调器，调制器，波分复用器，光电探测器，控制器；第三阵列波导光栅，一端连接有并联连接的若干光网络单元，另一端与光网络终端连接；宽带光源发出的光线经过第一环形器、第三阵列波导光栅进入光网络单元中的波分复用器，再传输到半导体激光器中，半导体激光器能够将部分光线发送到第二环形器，第二环形器将光线发送到光传感器，传感器的反馈光线经第二环形器、解调器、调制器传输到波分复用器；所述半导体激光器能够将另一部分光线发送到调制器以形成带有编码信号的光线并传输到波分复用器，再由波分复用器传输给第三阵列波导光栅；所述第三阵列波导光栅将来自不同光网络单元的光线进行合波，并将合波后的光线经第一环形器、第二阵列波导光栅的分波后传输到相应的信号接收器中；所述第三阵列波导光栅还能够将来自下行控制光信号发生器发出的带有控制信息的光线经过第一环形器进行分波并传输给不同光网络单元的波分复用器以及光电探测器、控制器，由控制器控制光网络单元处设备的工作状态。
13.优选地，本发明的基于注入锁定的光传感网络wdm-pon系统，下行控制光信号发生器还能够控制半导体激光器的开闭或者光线强度。
14.优选地，本发明的基于注入锁定的光传感网络wdm-pon系统，光网络单元中半导体激光器发出的光线与宽带光源发出经第三阵列波导光栅传入该光网络单元的光线的波长相比进行定量偏移。
15.优选地，本发明的基于注入锁定的光传感网络wdm-pon系统，通过判断下行控制光信号发生器发出的光线是否被解调器接收到来判断下行控制光信号发生器至光网络单元的通路是否通畅。
16.优选地，本发明的基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统，所述传感器为温度光传感器、压力光传感器、应变光传感器、加速度光传感器、振动光传感器中的一种。
17.本发明还提供一种基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统的信号传播方法，包括以下步骤：宽带光源发出的光线经过第一环形器、第三阵列波导光栅进入光网络单元中的波分复用器，再传输到半导体激光器中，半导体激光器发出特定波长的半导体激光器，其中一部分半导体激光器通向调制器，另一部分发送到第二环形器，第二环形器再将光线发送到传感器，传感器的反馈光线经第二环形器、解调器、调制器；由调制器形成带有编码信号的光线并传输到波分复用器，再由波分复用器传输给第三阵列波导光栅；第三阵列波导光栅将来自所有光网络单元的光线汇集后输送到光网络终端，再由光网络终端的第一环形器传输至第二阵列波导光栅，第二阵列波导光栅将光线按照波长进行分光并输送给信号接收器；光网络终端中还设有下行控制光信号发生器，下行控制光信号发生器能够发出带
有控制信息的光线并经过第一阵列波导光栅的合波、再经第一环形器传输给第三阵列波导光栅，第三阵列波导光栅将带有控制信息的光线分发给不同光网络单元的波分复用器、光电探测器，最终由控制器控制光网络单元处设备的工作状态。
18.优选地，本发明的基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统的信号传播方法，下行控制光信号发生器还可控制半导体激光器的开闭或者光线强度。
19.优选地，本发明的基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统的信号传播方法，光网络单元中半导体激光器发出的光线的波长在宽带光源发出经第三阵列波导光栅传入该光网络单元的光线的波长的基础上进行定量偏移。
20.优选地，本发明的基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统的信号传播方法，通过判断下行控制光信号发生器发出的光线是否被解调器接收到来判断下行控制光信号发生器至光网络单元的通路是否通畅。
21.优选地，本发明的基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统的信号传播方法，所述传感器能够感应温度、压力、应变、加速度、振动中的一种。
22.本发明的有益效果是：本技术的基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统及信号传播方法，使用一个半导体激光器接收来自宽带光源的光线形成前往传感器和调制器的光线，半导体激光器的波长由宽带光源和第三阵列波导光栅进行锁定，降低了半导体激光器的成本，同时利用波分复用器，使上行光信号和下行光信号可以顺利进入第三阵列波导光栅或者进入解调器中，通过下行光信号可以对光网络单元发送指令，可以在远端操控解调器和半导体激光器等，上行光信号能够将传感器的信息传递到信号接收器，整个系统极大地节约了光纤和光源的使用。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本技术的技术方案进一步说明。
24.图1是现有技术中的一种onu结构示意图；图2是实施例1中基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统的结构示意图；图中的附图标记为：1ꢀ光网络终端；2ꢀ光网络单元；3ꢀ第三阵列波导光栅；9ꢀ传感器；11第一环形器；12ꢀ第一阵列波导光栅；13ꢀ第二阵列波导光栅；14ꢀ下行控制光信号发生器；15ꢀ信号接收器；16ꢀ宽带光源；21ꢀ半导体激光器；22ꢀ第二环形器；
23ꢀ解调器；24ꢀ调制器；25ꢀ波分复用器；26ꢀ光电探测器；27ꢀ控制器。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术的技术方案。
27.实施例1本实施例提供一种基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统，如图2所示，包括：光网络终端1，包括第一环形器11，第一阵列波导光栅12，第二阵列波导光栅13，下行控制光信号发生器14，信号接收器15，宽带光源16（bls），信号接收器15接收不同波长的光线；不同下行控制光信号发生器14发出的光线的波长不同；若干光网络单元2，包括半导体激光器21，第二环形器22，解调器23，调制器24，波分复用器25，光电探测器26，控制器27；第三阵列波导光栅3，一端并联地连接有光网络单元2，另一端与光网络终端1连接；宽带光源16发出的光线经过第一环形器11、第三阵列波导光栅3进入光网络单元2中的波分复用器25，再传输到半导体激光器21中，半导体激光器21能够将部分光线发送到第二环形器22，第二环形器22将光线发送到传感器9，传感器9的反馈光线经第二环形器22、解调器23、调制器24传输到波分复用器25；所述半导体激光器21能够将另一部分光线发送到调制器24以形成带有编码信号的光线并传输到波分复用器25，再由波分复用器25传输给第三阵列波导光栅3；所述第三阵列波导光栅3将来自不同光网络单元2的光线进行合波，并将合波后的光线经第一环形器11、第二阵列波导光栅13的分波后传输到相应的信号接收器15中；所述第三阵列波导光栅3还能够将来自下行控制光信号发生器14发出的带有控制信息的光线经过第一环形器11进行分波并传输给不同光网络单元2的波分复用器25以及光电探测器26、控制器27，由控制器27控制光网络单元2处设备的工作状态。
28.本实施例的基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统，使用一个半导体激光器21接收来自宽带光源16的光线形成前往传感器9和调制器24的光线，半导体激光器21的波长由宽带光源16和第三阵列波导光栅3进行锁定，降低了半导体激光器21的成本，同时利用波分复用器，使上行光信号和下行光信号可以顺利进入第三阵列波导光栅3或者进入解调器23中（在不同时间分别进入），通过下行光信号可以对光网络单元2发送指令，可以在远端操控解调器和半导体激光器等，上行光信号能够将传感器的信息传递到信号接收器15，整个系统极大地节约了光纤和光源的使用。
29.进一步地，下行控制光信号发生器14还可控制半导体激光器21的开闭或者光线强度。
30.进一步地，通过判断下行控制光信号发生器14发出的光线是否被解调器23接收到
来判断下行控制光信号发生器14至光网络单元2的通路是否通畅。
31.进一步地，所述传感器9为温度光传感器、压力光传感器、应变光传感器、加速度光传感器、振动光传感器中的一种。
32.实施例2本实施例提供一种基于注入锁定光传感网络wdm-pon系统的信号传播方法，包括以下步骤：宽带光源16发出的光线（波长为λd）经过第一环形器11、第三阵列波导光栅3进入光网络单元2中的波分复用器25，再传输到半导体激光器21中，半导体激光器21发出特定波长的半导体激光器，其中一部分半导体激光器通向调制器24，另一部分发送到第二环形器22，第二环形器22再将光线发送到传感器9，传感器9的反馈光线经第二环形器22、解调器23、调制器24；由调制器24形成带有编码信号的光线并传输到波分复用器25，再由波分复用器25传输给第三阵列波导光栅3；第三阵列波导光栅3将来自所有光网络单元2的光线汇集后输送到光网络终端1，再由光网络终端1的第一环形器11传输至第二阵列波导光栅13，第二阵列波导光栅13将光线按照波长进行分光并输送给信号接收器15；光网络终端1中还设有下行控制光信号发生器14，下行控制光信号发生器14能够发出带有控制信息的光线并经过第一阵列波导光栅12的合波、再经第一环形器11传输给第三阵列波导光栅3，第三阵列波导光栅3将带有控制信息的光线分发给不同光网络单元2的波分复用器25、光电探测器26，最终由控制器27控制光网络单元2处设备的工作状态。
33.光网络单元2中半导体激光器21发出的光线与宽带光源16发出经第三阵列波导光栅3传入该光网络单元2的光线的波长相比进行定量偏移，使两者的波长不同，产生诸如锁定的效应（上行光信号波长为λd，下行光信号波长为λd+λμ）。每个光网络单元2均进行这样的操作，使得上行光线与下行光线的波长不同，以降低瑞利散射的影响。
34.本实施例的信号传播方法，使用一个半导体激光器21（先接收来自光网络终端1宽带光源的光线）形成前往传感器9和调制器24的光线，降低了半导体激光器21的成本，同时利用波分复用器，使上行光信号和下行光信号可以顺利进入第三阵列波导光栅3或者进入解调器23中，通过下行光信号可以对onu发送指令，可以在远端操控解调器和半导体激光器等，上行光信号能够将传感器的信息传递到信号接收器15，整个系统极大地节约了光纤和半导体激光器的使用。
35.进一步地，下行控制光信号发生器14还可控制半导体激光器21的开闭或者光线强度。
36.进一步地，通过判断下行控制光信号发生器14发出的光线是否被解调器23接收到来判断下行控制光信号发生器14至光网络单元2的通路是否通畅。
37.进一步地，所述传感器9能够感应温度、压力、应变、加速度、振动中的一种。
38.以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。