[发明专利]波长可选择激光装置以及具有该波长可选择激光装置的设备及系统

说明书

相关专利申请案的交叉引用

本申请主张于2011年7月14日提出之申请，美国临时专利申请序列号61/508,034（代理人案卷号PAT143P）的利益，其是于2012年1月24日提出之申请美国专利申请序列号13/357130的一个延续部分，这两个申请的揭露内容在此完整地并入本案以作为参考资料。

技术领域

本发明关于一种波分复用（WDM）光学系统、网络、以及方法，并且特别多，本发明关于一种在一个波分复用（WDM）无源光网络（PON）中的可调谐发射器或收发器中使用的波长可选择激光装置。

背景技术

光通信网络已经使用了许多年。最初，这些网络一般是“点对点”型网络，其中包含通过光纤连接的一个发射器及一个接收器。这种网络比较容易构建，但是使用许多光纤来连接多个用户。随着连接到此网络的用户数量的增加，光纤数量也迅速增加且使用与管理许多光纤的费用变得复杂和昂贵。

一种无源光网络（PON）通过使用从网络上的一个发送端，例如一个光线路终端（OLT）到远程分支点的单个“主干”光纤（可高达20公里以上）来解决这个问题。每个用户可利用形成有时称为“树和分支”的一个体系结构的一个较短的光纤跨度而连接到该网络。开发这样的无源光网络（PON）的挑战之一是有效地利用主干光纤中的容量，以传输最大可能的主干光纤上的信息量。

为了提高效率，无源光网络（PON）已通过在无源光网络（PON）上为每个用户分配特定时隙以沿主干光纤传输每个用户自己的数据来使用“时域复用”。每个用户被允许在分配给它的时隙期间进行发送，并且这些时隙在发射器和接收器两端进行同步，以使得接收器知道一个发送信号的时隙（从而知道发射器）。在这种方式下，许多发射器可共享相同的光纤，而不用担心多个发射器同时发送数据和混淆接收器。举例而言，千兆位无源光网络（G-PON）与基于以太网的无源光网络（E-PON）的标准利用这种时间相关的方式。

尽管时分复用无源光网络（TDM-PON）可行，但是时分复用（TDM）方法是低效的，因为此系统应允许在不同发射器时隙之间具有足够的时间，以防止混淆接收器。另外，这种类型的系统中的噪声在无源光网络（PON）中的所有发射器累积。为了避免不必要的噪音，除了当前发射的发射器之外的其他发射器可关闭且然后当传送数据时迅速打开，没有提供太多的稳定时间。这种“突发模式”的传输在时分复用无源光网络（TDM-PON）系统中增加数据速率具有挑战。

时分复用（TDM）也未有效地利用在光纤上的可用带宽。光纤具有同时承载许多不同信号而不会干扰的能力，只要这些不同的信号以不同的波长承载。时分复用无源光网络（TDM-PON）系统仅使用几个波长，并且因此不利用许多在光纤上可用的基本的带宽。类似于利用不同的频率承载不同信号的无线电广播，光纤通信网络通过使用波分复用（WDM）在不同波长上复用不同的光信号可增加单一光纤上承载的信息量。

在波分复用无源光网络（WDM-PON）中，单个主干光纤与光分支点传送数据且此分支点提供通过导向不同波长的信号进出各个用户来提供一个简单的路由功能。这种情况下，每个用户分配到其上发送和/或接收数据的特定波长。因此波分复用无源光网络（WDM-PON）允许更大的带宽，因为每个发射器允许以更高的数据速率和更长的时间周期发送。

然而，波分复用无源光网络（WDM-PON）的一个挑战是设计一种网络，这种网络允许同一发射器使用于任何用户位置的一个光网络终端（ONT）。为便于部署和维护波分复用无源光网络（WDM-PON），期望具有一个波长可以改变或调整的“无色”光网络终端（ONT），以使得单个设备能够在无源光网络（PON）上的任何光网络终端（ONT）中使用。使用“无色”无源光网络（PON），操作者仅需要具有可在任何用户位置使用的单个、通用的发射器或收发器。