[發(fā)明專利]基于集中式拉曼光纖放大器的PON系統(tǒng)及光放大方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111491130.6
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114243437A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅鳴;賀志學(xué);邱英;李婕;曾韜;張旭
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢郵電科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/108
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 彭程程

本申請公開了一種基于集中式拉曼光纖放大器的PON系統(tǒng)及光放大方法，涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，包括在ODN側(cè)配置第一無源模塊和第二無源模塊，在ONU側(cè)配置第一有源模塊和第一有源模塊。通過第一有源模塊向第一無源模塊發(fā)送第一泵浦光，通過第二有源模塊向第二無源模塊發(fā)送第二泵浦光。第一有源模塊利用第一泵浦光對待放大下行光信號進行放大得到放大后下行光信號，第二有源模塊利用第二泵浦光對待放大上行光信號進行放大得到放大后上行光信號。本申請通過將兩個集中式拉曼光纖放大器的有源部分和無源部分分別設(shè)在ODN側(cè)和ONU側(cè)，在適用于PON系統(tǒng)的同時，對上下行信號進行放大，提升系統(tǒng)載入功率，從而獲得更高的系統(tǒng)功率預(yù)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于集中式拉曼光纖放大器的PON(Passive Optical Network，無源光網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)及光放大方法。

背景技術(shù)

21世紀是一個高度信息化的時代，信息的傳輸、處理和存儲將要求空前的規(guī)模和速度，達到太比特(1Tb/s)量級。近年來，隨著社會信息化程度的不斷提升，尤其是基于IP(Internet Protocol，網(wǎng)際互連協(xié)議)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸式增長，對于信息傳輸?shù)幕A(chǔ)即光纖骨干傳輸網(wǎng)來說，單信道傳輸速率從40Gbit/s提高至100Gbit/s甚至1Tbit/s已經(jīng)成為必然趨勢。

隨著中、長距離骨干網(wǎng)的傳輸容量越來越大，接入網(wǎng)也承受了越來越大的壓力。傳統(tǒng)的無源光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)受限于技術(shù)、器件和成本等因素，其傳輸容量和性能已經(jīng)越來越無法滿足用戶對通訊帶寬日益加速的增長需求且提升潛力非常有限，因此，傳統(tǒng)的無源光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了制約整個光通信網(wǎng)絡(luò)承載能力的瓶頸。

傳統(tǒng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為現(xiàn)在主流商用的接入技術(shù)得到廣泛研究，其主要結(jié)構(gòu)是經(jīng)典的點到多點的傳輸架構(gòu)，且整個系統(tǒng)架構(gòu)中沒有任何有源放大器件，從而降低了系統(tǒng)成本。

現(xiàn)階段廣泛采用的EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))和GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Networks，吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)主要采用TDM(Time division multiplexing，時分復(fù)用)方式，基于結(jié)構(gòu)簡單的直調(diào)直檢技術(shù)，其成本和復(fù)雜度較低，但是受限于OOK調(diào)制格式和器件性能，該方案的接入速率普遍較低，如果強行增加調(diào)制速率則又面臨著色散和接收靈敏度不足的雙重物理損傷，難滿足未來日益增長的接入容量需求。

相干檢測技術(shù)的引入，大幅提升了同等速率下接收機的靈敏度，更徹底解決了色散損傷的問題。然而，傳統(tǒng)PON系統(tǒng)中缺乏光放大手段的缺點限制了系統(tǒng)功率預(yù)算的進一步提升。

為了在PON系統(tǒng)架構(gòu)中實現(xiàn)光放大，最大限度的提升系統(tǒng)功率預(yù)算，業(yè)界已經(jīng)嘗試將摻稀土光纖放大器(典型的如摻鉺光纖放大器)或SOA(semiconductor opticalamplifier，半導(dǎo)體光放大器)引入PON系統(tǒng)。例如，在OLT(optical line terminal，光線路終端)或每個ONU(Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元)增加一個EDFA(Erbium DopedFiber Application Amplifier，摻鉺光纖放大器)或半導(dǎo)體光放大器，提升系統(tǒng)載入功率，從而獲得更高的系統(tǒng)功率預(yù)算。

然而，摻稀土光纖放大器的工作波長范圍完全依賴于摻雜稀土元素的物理性質(zhì)，因此工作波長范圍十分受限，且會導(dǎo)致較高的非線性效應(yīng)，而且體積較大和功耗皆較大，基本無法用于ONU。

而另一方面，半導(dǎo)體激光器雖然可以提供較大的工作波長范圍，且體積和功耗較小，但是其提供的飽和輸出增益較小，且噪聲指數(shù)較大。