法布里-珀羅激光器在WDM-PON技術中的應用

張冠斌

（華南師范大學 信息光電子科技學院，廣州 510006）

法布里-珀羅激光器在WDM-PON技術中的應用

張冠斌

（華南師范大學 信息光電子科技學院，廣州 510006）

波分復用無源光網絡（WDM-PON）被譽為FTTH的最終解決方案，而法布里-珀羅激光器因其價格等優勢在WDM-PON中具有非常好的應用前景。文章在介紹WDM-PON技術的基礎上，重點介紹了法布里-珀羅激光器（F-P激光器）在WDM-PON中的應用。

光纖到戶；波分復用；無源光網絡；法布里-珀羅激光器

1 引言

近年來，隨著Internet的普及和網絡應用的大眾化，用戶對網絡接入寬帶的需求大幅度增長。現有的寬帶接入模式已不能適應，包含語音、數據、視頻和其它潛在業務在內高速率寬帶業務需求。無源光網絡（PON，Passive Optical Network）由于能充分利用光纖富有的寬帶資源，被認為是解決最后1 km寬帶瓶頸的最佳方案。自PON問世以來，經過多年發展，形成了APON、EPON和GPON以及波分復用無緣光網絡技術（WDM-PON）[1-3]。其中APON承載率低，而EPON寬帶利用率不高，且難以支持以太網以外的業務，GPON同能克服EPON的缺點，但是由于上下行均工作在單一波長，大大浪費了光纖的寬帶資源。在上述背景下，研究者提出了WDM-PON技術，這種技術能克服上述PON技術的所有缺點，被認為是光接入網的最終解決方案。近年來，由于WDM器件價格的不斷下降，特別是低價格商業化法布里-珀羅激光器應用于WDM-PON技術成為可能，隨著自身不斷完善的過程中，WDM-PON技術是下一代接入網發展的必然趨勢。

2 WDM-PON技術工作原理

WDM-PON就是采用不同波長對應于不同的ONU（Optical Network Unit，光節點），實現 OLT（Optical line terminal光纜終端設備）與ONU之間基于點對點（P2P）技術的虛擬連接，再加上傳輸光纖以及遠端節點（RN Remote Node）就構成了一個典型的無緣光網絡系統，如圖1所示，為一個WDM-PON接入網示意圖。該系統不僅不需要復雜的電子器件，還充分利用了光纖的低損耗波長窗口，在上下行信號的處理上，可分別采用不同的波長予以區分[4]。由于結合了WDM技術和PON拓撲結構的優點，WDM-PON被認為是最后1 km的最終解決方案。傳統的WDM-PON的對每個特定信道帶寬的維護成本高昂，比如其使用DFB（分布反饋）激光器會增加成本，利用法布里-珀羅激光器代替DFB激光器或者光纖激光器，有望大大降低系統的成本。

圖1 WDM-PON接入網示意圖

3 基于法布里-珀羅激光器的WDM-PON技術實現方案

3.1 基于外注入ASE鎖定法布里-珀羅激光器的WDM-PON

通常情況下，法布里-珀羅激光器是多模輸出，不適合于光通信中。但是，在外注入鎖定的情況下，法布里-珀羅激光器能實現準單模輸出，Kim等人[5]首先把該技術應用于WDM-PON中，如圖2所示。外注入ASE經過AWG（波導陣列光柵）注入到法布里-珀羅激光器，經過鎖定后，準單模輸出激光的邊模抑制比達29 dB，155 Mb/s的信號傳輸120 Km，其比特誤碼率跟自由運轉時法布里-珀羅激光器背靠背傳輸相當。

圖2 基于注入鎖定F-P激光器的WDM-PON系統

ASE注入波長鎖定F-P激光器的增益（輸出激光強度與輸入ASE強度之比）、邊模抑制比（SMSR）和相對強度噪聲（RIN）受到注入ASE強度，F-P激光器的注入電流和其端面反射率的影響，并直接影響到WDM-PON系統的性能[6]。為了進一步優化WDM-PON系統，Cheng等人[7]詳細研究了ASE特性對注入鎖定F-P激光器性能以及WDM-PON性能的影響，Lin等人[8]研究了F-P激光器前端面反射率對WDM-PON系統的影響，Kim等人[9]提出了雙增益區F-P激光器，通過改變增益區的注入電流可以減小溫度對系統的影響。

3.2 基于互注入鎖定法布里-珀羅激光器的WDM-PON

利用光譜分割技術，多模輸出的法布里-珀羅激光器經過長距離傳輸后，信號質量大大變差。但是，如果利用兩個法布里-珀羅激光器，采取互注入方案，激光器相對強度噪聲能得到很好的改善，Choi等人[10，11]率先提出基于互注入鎖定法布里-珀羅激光器的WDM-PON系統，如下圖所示。利用互注入技術所獲得的法布里-珀羅激光器的噪聲指數僅僅為-135 dB/Hz，利用該光源，實現了64信道的顏色無關（Color-free）DWDM-PON傳輸。

3.3 基于自注入鎖定法布里-珀羅激光器的WDM-PON

圖3 一種基于互注入鎖定法布里珀羅激光器的WDMPON系統

通過自注入技術，也可以抑制邊模振蕩，Shih等人[12]利用這一技術，獲得了只有4個模式輸出的法布里-珀羅激光器，邊模抑制比超過40 dB。利用該自注入鎖定法布里-珀羅激光器，在無色散補償的條件實現了上下行速率均為1.25 Gb/s傳輸距離85 Km的實驗。

圖4 基于自注入鎖定法布里-珀羅激光器的長距離WDM-PON系統

4 結束語

盡管WDM-PON系統的被認為是寬帶接入的最終解決方案，但是其在各國的應用情況各不相同，韓國和日本是WDM-PON應用最廣的國家。其他國家的光纖到戶系統還是EPON和GPON為主。不過，隨著寬帶光源、AWG復用/解復用器等器件發展迅速，價格的大幅下降，IPTV為代表的寬帶應用的迅速發展，WDM-PON必將會取代EPON和GPON稱為下一代接入網技術的首選方案。法布里-珀羅激光器以其價格和成熟度等優點在WDM-PON技術中將有廣泛的應用。

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Application of the Fabry-Perot Laser in WDM-PON

ZHANGGuan-bin
（School of Information and Optoelectronic Science and Engineering South China Normal University，Guangzhou Guangdong 510006）

Passive Optical Network（PON）has the reputation for the final solution to FTTH，in PON,Fabry-Perot lasers bearing the bright future and great potential ofmass application due to its low price.The application of Fabry-Perot lasers in WDM-PON is discussed in the paper,given that the development of FTTH is introduced.

Fiber To The Home（FTTH）；Wavelength Division Multiplexing（WDM）；Passive Optical Network（PON）；Fabry-Perot lasers

TN929.11

A

1673-2014（2011）02-0043-03

2011—01—03

張冠斌（1984— ），男，山西長治人，碩士，主要從事光通信與光傳感研究。

（責任編輯 王璟琳）