法布里-珀罗激光器在WDM-PON技术中的应用

张冠斌

（华南师范大学 信息光电子科技学院，广州 510006）

法布里-珀罗激光器在WDM-PON技术中的应用

张冠斌

（华南师范大学 信息光电子科技学院，广州 510006）

波分复用无源光网络（WDM-PON）被誉为FTTH的最终解决方案，而法布里-珀罗激光器因其价格等优势在WDM-PON中具有非常好的应用前景。文章在介绍WDM-PON技术的基础上，重点介绍了法布里-珀罗激光器（F-P激光器）在WDM-PON中的应用。

光纤到户；波分复用；无源光网络；法布里-珀罗激光器

1 引言

近年来，随着Internet的普及和网络应用的大众化，用户对网络接入宽带的需求大幅度增长。现有的宽带接入模式已不能适应，包含语音、数据、视频和其它潜在业务在内高速率宽带业务需求。无源光网络（PON，Passive Optical Network）由于能充分利用光纤富有的宽带资源，被认为是解决最后1 km宽带瓶颈的最佳方案。自PON问世以来，经过多年发展，形成了APON、EPON和GPON以及波分复用无缘光网络技术（WDM-PON）[1-3]。其中APON承载率低，而EPON宽带利用率不高，且难以支持以太网以外的业务，GPON同能克服EPON的缺点，但是由于上下行均工作在单一波长，大大浪费了光纤的宽带资源。在上述背景下，研究者提出了WDM-PON技术，这种技术能克服上述PON技术的所有缺点，被认为是光接入网的最终解决方案。近年来，由于WDM器件价格的不断下降，特别是低价格商业化法布里-珀罗激光器应用于WDM-PON技术成为可能，随着自身不断完善的过程中，WDM-PON技术是下一代接入网发展的必然趋势。

2 WDM-PON技术工作原理

WDM-PON就是采用不同波长对应于不同的ONU（Optical Network Unit，光节点），实现 OLT（Optical line terminal光缆终端设备）与ONU之间基于点对点（P2P）技术的虚拟连接，再加上传输光纤以及远端节点（RN Remote Node）就构成了一个典型的无缘光网络系统，如图1所示，为一个WDM-PON接入网示意图。该系统不仅不需要复杂的电子器件，还充分利用了光纤的低损耗波长窗口，在上下行信号的处理上，可分别采用不同的波长予以区分[4]。由于结合了WDM技术和PON拓扑结构的优点，WDM-PON被认为是最后1 km的最终解决方案。传统的WDM-PON的对每个特定信道带宽的维护成本高昂，比如其使用DFB（分布反馈）激光器会增加成本，利用法布里-珀罗激光器代替DFB激光器或者光纤激光器，有望大大降低系统的成本。

图1 WDM-PON接入网示意图

3 基于法布里-珀罗激光器的WDM-PON技术实现方案

3.1 基于外注入ASE锁定法布里-珀罗激光器的WDM-PON

通常情况下，法布里-珀罗激光器是多模输出，不适合于光通信中。但是，在外注入锁定的情况下，法布里-珀罗激光器能实现准单模输出，Kim等人[5]首先把该技术应用于WDM-PON中，如图2所示。外注入ASE经过AWG（波导阵列光栅）注入到法布里-珀罗激光器，经过锁定后，准单模输出激光的边模抑制比达29 dB，155 Mb/s的信号传输120 Km，其比特误码率跟自由运转时法布里-珀罗激光器背靠背传输相当。

图2 基于注入锁定F-P激光器的WDM-PON系统

ASE注入波长锁定F-P激光器的增益（输出激光强度与输入ASE强度之比）、边模抑制比（SMSR）和相对强度噪声（RIN）受到注入ASE强度，F-P激光器的注入电流和其端面反射率的影响，并直接影响到WDM-PON系统的性能[6]。为了进一步优化WDM-PON系统，Cheng等人[7]详细研究了ASE特性对注入锁定F-P激光器性能以及WDM-PON性能的影响，Lin等人[8]研究了F-P激光器前端面反射率对WDM-PON系统的影响，Kim等人[9]提出了双增益区F-P激光器，通过改变增益区的注入电流可以减小温度对系统的影响。

3.2 基于互注入锁定法布里-珀罗激光器的WDM-PON

利用光谱分割技术，多模输出的法布里-珀罗激光器经过长距离传输后，信号质量大大变差。但是，如果利用两个法布里-珀罗激光器，采取互注入方案，激光器相对强度噪声能得到很好的改善，Choi等人[10，11]率先提出基于互注入锁定法布里-珀罗激光器的WDM-PON系统，如下图所示。利用互注入技术所获得的法布里-珀罗激光器的噪声指数仅仅为-135 dB/Hz，利用该光源，实现了64信道的颜色无关（Color-free）DWDM-PON传输。

3.3 基于自注入锁定法布里-珀罗激光器的WDM-PON

图3 一种基于互注入锁定法布里珀罗激光器的WDMPON系统

通过自注入技术，也可以抑制边模振荡，Shih等人[12]利用这一技术，获得了只有4个模式输出的法布里-珀罗激光器，边模抑制比超过40 dB。利用该自注入锁定法布里-珀罗激光器，在无色散补偿的条件实现了上下行速率均为1.25 Gb/s传输距离85 Km的实验。

图4 基于自注入锁定法布里-珀罗激光器的长距离WDM-PON系统

4 结束语

尽管WDM-PON系统的被认为是宽带接入的最终解决方案，但是其在各国的应用情况各不相同，韩国和日本是WDM-PON应用最广的国家。其他国家的光纤到户系统还是EPON和GPON为主。不过，随着宽带光源、AWG复用/解复用器等器件发展迅速，价格的大幅下降，IPTV为代表的宽带应用的迅速发展，WDM-PON必将会取代EPON和GPON称为下一代接入网技术的首选方案。法布里-珀罗激光器以其价格和成熟度等优点在WDM-PON技术中将有广泛的应用。

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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

张冠斌（1984— ），男，山西长治人，硕士，主要从事光通信与光传感研究。

（责任编辑 王璟琳）