[0001] 本发明涉及供例如波分复用无源光网络（WDM-PON）的光接入网络中使用的装置，并且涉及形成光信号的方法以及涉及在这样的网络中处理光信号的方法。

[0002] 由于商业和住宅顾客对一系列高带宽服务的上涨需求而导致网络边缘处的通信业务随着时间日益增加。这个上涨需求对接入网络提出了越来越多的要求以便传递那些服务。

[0003] 适合高带宽服务的一种类型的接入网络是无源光网络（PON）。PON通常具有中央局（CO），在其处被称为光线路终端（OLT）的装置与至少一个城域网络或载波网络接口。分离器和光纤的布置将中央局连接到跨服务区部署的光网络单元（ONU）。波分复用无源光网络（WDM-PON）支持称为lambdas的多个波长信道。为WDM-PON中的ONU和光线路终端（OLT）之间的通信分配单独的波长信道。

[0004] 期望部署在接入网络的ONU处的装置是“无色的”。这意味着部署在ONU处的装置不是波长特定的，而是替代地能够跨一系列波长进行工作。这允许在制造ONU装置中的规模经济。通过ONU外部的、网络中的其它装置来进行ONU的工作波长的配置。

[0005] 存在有到具有无色收发器的WDM-PON的若干种不同方法。一种方法远程对ONU进行播种。将播种光从OLT向下游传输到ONU。每个ONU接收特定波长并且低成本无色源（例如法布里珀罗（Fabry Perot）激光二极管）“锁定”到播种光。用数据来调制生成的光以形成上游光信号。另一种方法将相同的波长用于下游和上游通信。ONU接收下游信号，放大它，并且用数据调制它以形成上游光信号。这两种方法都要求OLT处的外部源来生成播种光。

[0006] 另一种方法称为“自播种”。在论文“Directly Modulated Self-Seeding Reflective Semiconductor Optical Amplifiers as Colourless Transmitters in Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Networks”，Wong et al，Journal of Lightwave Technology，Vo.25，No.1，January 2007中描述了这种方法。ONU处的反射半导体光放大器（R-SOA）生成宽带放大的自发发射（ASE）光。向上游传输光。远程节点处的阵列波导光栅（AWG）将宽带光的光谱片反射回ONU用作播种光。这锁定R-SOA的传输波长。利用上游数据来直接调制R-SOA。上面论文中描述的方法具有紧凑的功率预算并且只用对于一些应用（例如无线回程）来说太低的1.25Gb/s的比特率进行工作。

[0007] 本发明寻求提供备选的自播种的光接入网络。

[0025] 图1示出了根据本发明实施例的光接入网络5。光线路终端（OLT）10经由光程连接到光网络单元（ONU）20。OLT 10和ONU 20之间的光程可以包括连接到多个ONU 20的远程节点14（也被称为分布节点）。干线光纤12将OLT 10连接到远程节点14。

[0026] ONU 20端接接入网络的光程。可以将ONU 20安装在订户房屋处，例如家庭房屋或商业房屋。这个方案通常称为光纤到户（FTTH）或光纤到房屋（FTTP）。备选地，可以将ONU安装在服务多个房屋的单元处。可以将单元安置在街边机柜处或者单元可以为公寓大楼服务。这个方案通常称为光纤到节点（FTTN）、光纤到路边（FTTC）、光纤到机柜（FTTCab）或光纤到大楼（FTTB）。备选地，ONU 20可以提供从无线基站或接入点的回程。

[0027] 每个ONU 20通过专用光程31、32被连接到远程节点14。光程包括一对光链路31、32。

[0028] 在节点6处提供多个OLT 10用于与部署在接入网络中的ONU 20通信。提供了复用器/去复用器11。在下游方向上（朝着ONU 20），复用器/去复用器11组合由OLT 10输出的信号用于沿着干线光纤12转发到远程节点14。在上游方向上（朝着OLT 10），复用器/去复用器11去复用从远程节点14接收的信号并且将它们转发至OLT 10。OLT 10连接到一个或多个运营商网络（未示出）。

[0029] 整个网络5通常称为无源光网络（PON），因为一旦光信号正行进穿过将ONU连接到OLT的网络部分，光传输不具有功率要求或者具有有限的功率要求。接入网络5可以是波分复用无源光网络（WDM-PON）。光波长载波的集合用于为ONU服务。每个ONU 20由不同的波长载波提供服务。波长载波还被称为波长信道或lambdas（λ）。在下游方向上，远程节点14处的波长路由器去复用干线光纤12上接收的lambdas并且在光纤15中的不同光纤上输出lambdas，使得单个lambda从RN 14被转发到使用那个lambda的ONU 20。在上游方向上，远程节点14处的波长路由器接收多个光纤15上的lambdas，复用它们，并且在干线光纤12上输出lambdas的经复用的组合。

[0030] 在图1的网络中，每个ONU 20都是“自播种的”。这意味着ONU 20不要求来自外部源（例如OLT 10）的种子信号。替代地，ONU 20生成用来自己播种的信号。

[0031] 远程节点14处的波长路由器40被连接到设备50。设备50可以布置成或者直接地或者在一些滤波或放大之后将光信号返回到远程节点。以最简单的形式，设备50可以包括镜。有利地，设备50是还布置成修改或补偿或稳定入射光信号的偏振的设备。这个设备将被称为偏振调节器50。偏振调节器50的作用是与进入设备50的信号的偏振相比，离开设备50的光信号具有不同的偏振。偏振调节器50可以是法拉第旋转器镜（FRM），其还被称为法拉第镜。如图2所示，法拉第旋转器镜是法拉第旋转器51和镜52的组合。法拉第旋转器具有使通过设备的光信号的偏振旋转固定角度的作用，而与传播方向（图2中左到右或右到左）无关。通常，法拉第旋转器布置成使信号的偏振旋转总共90°，包括向前通过设备51期间45°的偏振旋转以及通过镜52反射之后返回通过设备51期间另外45°的偏振旋转。远程节点14处的波长路由器布置成经由端口42将信号转发至偏振调节器50和从偏振调节器50转发信号。偏振调节器50的优势是它可以稳定用来播种ONU 20的光信号的偏振并且因此减少由于偏振不稳定性导致的强度噪声。

[0032] 可选地，远程节点14还可以包括附加的滤波（即除了AWG的滤波效应之外）和/或光放大器，如Wong参考文献中描述的。

[0033] 图3到5示出了ONU 10和远程节点14处提供的装置的实施例。

[0034] 图3示出了ONU 10和远程节点14处提供的装置的第一实施例。通过两个光链路31、32将ONU 20连接到远程节点14。ONU 20的第一端口21连接到第一光链路31。ONU
20的第二端口22连接到第二光链路32。下游光信号是λD。上游光信号是λU。用来播种ONU的光信号是λU CW。下游信号λD和上游信号λU处在不同的波长下。下游信号λD和上游信号λU可以处在不同的波长带（例如C带和L带）中，或者它们可以处在相同的波长带中。上游信号λU和用来播种ONU的信号λU CW处在相同的波长下。网络中的其它ONU使用与分配给图2中示出的ONU的那些不同的λU、λU CW和λD的值。

[0035] 在图3中，信号λU和 λU CW由光链路31、32中的不同光链路运载。信号λU CW由链路31运载而信号λU由链路32运载。相同波长下的信号行进的路径的这种物理分离可以改进网络的性能。下游信号λD由链路32运载。

[0036] 通过ONU 20处的例如法布里-珀罗激光二极管（FP-LD）或反射-半导体光放大器（R-SOA）的光学设备23、链路31、由AWG 45提供的滤波效应和由设备50提供的镜的组合来实现可自调谐的激光源。源23布置成生成以宽带放大的自发发射（ASE）光的形式的第一光信号并且经由端口21和链路31将其向上游传输到波长路由器40。波长路由器40布置成经由端口41接收ASE信号并且将该信号经由端口42转发到偏振调节器50。偏振调节器50布置成将接收信号的偏振旋转预定数量，并且然后，在反射之后，经由端口42将偏振修改的信号返回到波长路由器40。波长路由器40对偏振修改的信号具有窄带滤波效应。窄带滤波以分配给特定ONU的波长为中心。经滤波和偏振修改的光信号形成用于ONU 20的光种子信号。这个种子信号沿着链路31被返回到ONU。源23布置成以注入锁定的方式进行工作。种子信号引起源23锁定到所述种子信号的波长并且以那个波长发出激光。因此，光源23可以被认为放大了种子信号。

[0037] ONU 20处的分离器24布置成分离信号的一部分并且将它转发到调制器25。调制器25可以是例如电吸收调制器（EAM）的设备。调制器25布置成利用上游数据来调制从分离器24接收的信号，从而形成上游信号λU。循环器29将上游信号λU转发到端口22和光链路32。调制器25可以使用幅度/强度调制格式，例如不归零（NRZ）或归零（RZ）。波长路由器40布置成经由端口44将上游信号λU转发到连接到OLT 10的链路12。循环器29还被连接到接收器并且布置成将经由端口22接收的下游信号λD转发到接收器26。

[0038] 由网络中的多个ONU 20共享偏振调节器50。对于每个ONU 20，以与上面描述的相同方式来生成第一光信号和修改的/补偿的光种子信号。

[0039] 图3中示出了波长路由器40和一个ONU 20之间的光链路。波长路由器40以和为ONU 20示出的相同方式连接到多个不同的ONU。因此，存在有连接到相应第一光链路31的端口41的集合以及连接到相应第二光链路32的端口43的集合。

[0040] 在下游方向上，波长路由器40去复用经由干线光纤12在端口44接收的lambdas，并且在不同的端口43上输出不同的lambdas。在上游方向上，波长路由器40在端口43的集合上接收不同lambdas下的上游信号，复用它们，并且在干线光纤12上输出lambdas的复用组合。

[0041] 在图3中，波长路由器40包括两个单独的波长路由设备45、46，例如AWG。AWG 45连接到多个光链路31（被连接到不同的ONU）并且连接到FRM 50。AWG 45的每个端口具有以不同波长为中心的窄带滤波器，例如端口1关于λ1滤波，端口2关于λ2滤波，等等。因此，每个ONU将接收具有专用于那个ONU的波长的种子信号。AWG 46连接到多个光链路32（被连接到不同的ONU）并且连接到链路12（其连接到OLT 10）。图3A示出了连接到图3中示出的ONU 20的端口的AWG 46的滤波器响应。AWG 46具有以波长λU为中心的、转发整个ASE的光谱片的响应。

[0042] 图4示出了ONU 10和远程节点14处提供的装置的另一实施例。如图3中的，ONU20通过两个光链路31、32被连接到远程节点14。ONU 20的第一端口21连接到第一光链路
31。ONU 20的第二端口22连接到第二光链路32。

[0043] 信号λU和λU CW由光链路31、32中的不同光链路运载。信号λU CW由链路31运载而信号λU由链路32运载。相同波长下的信号行进的路径的这种物理分离可以改进网络的性能。下游信号λD由链路31运载。

[0044] 例如法布里-珀罗激光二极管（FP-LD）或反射-半导体光放大器（R-SOA）的光学设备23作为可自调谐的激光源进行工作。源23布置成生成以宽带放大的自发发射（ASE）光的形式的第一光信号并且经由端口21和链路31将其向上游传输到波长路由器40的端口41。波长路由器40布置成经由端口42将信号转发到偏振调节器50。偏振调节器50布置成将接收信号的偏振旋转预定数量，并且然后经由端口42将偏振修改的信号返回到波长路由器40。波长路由器40对偏振修改的信号具有窄带滤波效应，其中滤波以分配给特定ONU的波长为中心。经滤波和偏振修改的光信号形成用于ONU 20的光种子信号。这个种子信号沿着链路31被返回到ONU。源23布置成以注入锁定的方式进行工作。种子信号引起源23锁定到所述种子信号的波长并且以那个波长发出激光。因此，光源23可以被认为放大了种子信号。ONU 20处的分离器24布置成分离信号的一部分并且将它转发到调制器25。调制器25可以是例如电吸收调制器（EAM）的设备。调制器25布置成利用上游数据来调制所述信号，从而形成上游信号λU。由于链路32只运载上游信号，调制器25连接到端口22。波长路由器40布置成将上游信号λU转发至连接到OLT 10的链路12。

[0045] 滤波器27分离下游信号λD和上游信号λU CW。在有利的实施例中，下游和上游信号处于不同的带中，并且滤波器27可以包括C-带/L-带滤波器。滤波器27被连接到接收器26。

[0046] 如以前，AWG 45的每个端口41具有以不同波长为中心的窄带滤波器，例如端口1关于λ1滤波，端口2关于λ2滤波，等等。因此，每个ONU将接收具有专用于那个ONU的波长的种子信号。AWG 46连接到多个光链路32（每个被连接到相应的ONU）并且连接到链路12（其连接到OLT 10）。

[0047] 如以前，波长路由器40以和为ONU 20示出的相同方式连接到多个不同的ONU。因此，存在有连接到相应第一光链路31的端口41的集合以及连接到相应第二光链路32的端口43的集合。

[0048] 在下游方向上，波长路由器40去复用经由干线光纤12在端口44接收的lambdas，并且在不同的端口43上输出不同的lambdas。在上游方向上，波长路由器40在端口43的集合上接收不同lambdas下的上游信号，复用它们，并且在干线光纤12上输出lambdas的复用组合。

[0049] 在图4中，波长路由器40包括单个AWG，所述AWG是具有频率-周期性性质的Nx2 AWG设备。到达AWG的第一端口42的波长λ1被路由到端口41。到达AWG的第二端口42的相同波长λ1被路由到端口43。与应用于端口42的相同波长的路由相比，应用于端口44的特定波长的路由被移位端口的固定整数数量M（在这个范例中M=1）。相同的性质应用于被应用到端口中的任何一个端口的波长λ1、λ２、 …λＮ的集合。AWG的路由性质是循环的。

[0050] 图5示出了ONU 10和远程节点14处提供的装置的另一实施例。图4中示出的装置与图3中的那个类似，除了波长路由器是单个循环的AWG。到达端口41的λU下的光被路由到端口42。到达端口43的相同波长下的光被路由到端口44。

[0051] 图6示出了在光网络单元20处形成光信号的方法。所述方法包括生成101第一光信号并且经由连接到第一光链路31的光网络单元20的第一端口21传输102第一光信号。所述方法还包括经由连接到第二光链路32的光网络单元20的第二端口22接收103光种子信号。光种子信号是第一光信号的修改形式，与第一光信号相比，其具有更窄的带宽并且具有修改的偏振。所述方法还包括放大104光种子信号。所述方法还包括利用上游数据调制105放大的光种子信号以形成上游光信号并且经由第二端口22传输106上游光信号。

[0052] 图7示出了处理光信号的方法，包括经由波长路由器40的第一端口41接收111第一光信号并且经由波长路由器40的第二端口42将第一光信号转发112到偏振调节器50。所述方法还包括经由第二端口42从偏振调节器50接收113偏振修改的光信号。所述方法还包括对偏振修改的光信号滤波114以形成光种子信号并且经由第一端口41输出115光种子信号。所述方法还包括经由波长路由器40的第三端口43接收116上游光信号并且经由波长路由器40的第四端口44转发117上游光信号。

[0053] 在实施例中的任何一个实施例中，远程节点可以稳定种子信号的偏振。这减少了偏振波动，因此减少了被外部调制的CW光波的强度波动。控制种子信号的偏振可以改进布置成接收种子信号的反射光放大器的操作。

[0054] 对于具有在前描述和相关附图中呈现的教导的益处的本领域技术人员来说，将会想到所公开的发明的修改和其它实施例。因此，将会理解本发明不限于公开的特定实施例并且修改和其它实施例的意图是被包括在本公开的范围内。虽然本文可采用特定术语，但是它们仅仅是在普通和描述的意义上被使用的，不是为了限制的目的而被使用的。