一些波分复用无源光网络要求精确的多个信号波长之间的波长校准，这些信号是从中央机房的发射器到分配给用户的一个远端节点的设备。在无源光网络中，远端节点包括信号分配设备，典型的是位于室外没有任何电力供应的情况。室外信号分配设备的发射波长可根据外部温度的变化而变化。发射信号与分配信号的设备的操作波长之间的波长校对不准，可带来信号额外的插入损失。
使这一校对不准最小化的可能方法是利用窄线宽分布反馈激光二极管(DFB LD)作为光发射器，以满足波长校准条件。然而，由于每个DFB LD的高价格，这种校准可能不是经济的解决办法。
另一种无源光网络可利用宽带光发射二极管(LED)作为光发射器。然而，LED的调制带宽可能较窄，因此，以高比特率传递数据是困难的。甚至，由于LED输出的注入式微弱功率，使用LED在无源光网络中进行长距离传输可能是困难的。
已使用复杂的信道选择和温度控制电路来弥补通过位于不同地点的光多路复用器/多路分配器的光信号的大的插入损耗。这些设备的操作波长依据设备的温度而变化。然而，信道选择电路的复杂性造成了不利，随着电路输入端口的数量增加，电路的复杂性也越来越大。这样，多路复用器/多路分配器分配更多的信道，信道选择和温度控制电路变得愈加复杂和昂贵。

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供波分复用无源光网络中的各种方法、系统和装置，其中包括一个第一宽带光源和一个第二宽带光源。第一宽带光源向一个第一多数光发射器供给包含一个第一波长波段的光信号。第二宽带光源向一个第二多数光发射器供给包含一个第二波长波段的光信号。所用的光纤为进行光信号的双向传输，至少应有两个不同的波长波段。
根据本发明的一个方面，提供一种方法，包括：通过在中央机房处的第一宽带光源将包含第一波段的第一光流提供给在中央机房处的在第一方向的第一多路复用器/多路分离器，其中所述第一光流是不相干光；用所述第一多路复用器/多路分离器对所述第一光流进行频谱切分，以在所述第一波段内提供所述第一光流的第一频谱片段；将在第一方向的所述第一频谱片段提供给第一组光发射器，以把第一频谱片段内的所述第一组中的所述光发射器的第一工作波长互相对准；产生包含在所述第一波段内的所述第一工作波长的第三光流，基于所述第一光流的提供的第一频谱片段发射所述第一工作波长，所述第三光流在第二方向传播；多路复用所述第一工作波长，以提供多路复用的第一工作波长到第二多路复用器/多路分离器；通过在所述中央机房处的第二宽带光源将包含第二波段的第二光流提供给在第二方向的在远端节点的第二多路复用器/多路分离器，其中所述第二光流是非相干光；用所述第二多路复用/多路分离器将所述第二光流频谱切分成片段，以提供在所述第二波段内的所述第二光流的第二频谱片段；将在所述第二方向的第二频谱片段提供给第二组光发射器，以将在第二频谱片段内的第二组中的光发射器的第二工作波长互相对准；和产生包含在第二波段内的所述第二工作波长的第四光流，基于提供的所述第二光流的第二频谱片段发射所述第二工作波长，所述第四光流在所述第一方向传播以由所述第二多路复用器/多路分离器进行多路复用，其中所述第一多路复用/多路分离器频谱切分所述第一光流并且多路复用所述第三光流的所述第一工作波长，而多路分离所述第四光流的所述第二工作波长。
根据本发明的另一个方面，提供一种装置，包括：将包含第一波段的第一光流提供给在中央机房处的在第一方向的第一多路复用器/多路分离器的工具，其中所述第一光流是非相干光，并且其中用于提供所述第一光流的所述工具包括在所述中央机房处的第一宽带光源；用所述第一多路复用器/多路分离器对包含所述第一波段的第一光流进行频谱切分以提供在所述第一波段内的第一光流的第一频谱片段的工具；将所述第一频谱片段提供给第一组光发射器的工具，以把在所述第一频谱片段内的所述第一组中的所述光发射器的第一工作波长互相对准；产生包含在第一光波段内的所述第一工作波长的第三光流的工具，其中所述第一工作波长基于提供的所述第一光流的第一频谱片段发射，所述第三光流在第二方向传播；多路复用所述第一工作波长的工具，以将多路复用的第一工作波长提供给第二多路复用器/多路分离器；用于将包含第二波段的第二光流提供给在远端节点的在第二方向的所述第二多路复用器/多路分离器的工具，其中所述第二光流是非相干光，其中用于提供所述第二光流的所述工具包括在所述中央机房处的第二宽带光源；用所述第二多路复用器/多路分离器对所述第二光流进行频谱切分以在所述第二波段内提供第二频谱片段的工具；用于将在第二方向的所述第二频谱片段提供给第二组光发射器以将接收到的在所述第二频谱片段内的所述第二组中的光发射器的第二工作波长互相对准的工具；和产生包含在所述第二波段内的所述第二工作波长的第四光流的工具，所述第二工作波长是基于提供的所述第二光流的第二频谱片段发射的，所述第四光流在所述第一方向传播，以由所述第二多路复用器/多路分离器进行多路复用，其中所述第一多路复用器/多路分离器频谱切分所述第一光流和多路复用所述第一工作波长，而多路分离所述第二工作波长。
根据本发明的进一步的方面，提供一个系统，包括：在中央机房处的一个第一宽带光源，提供包含在第一方向的第一波段的第一光流，其中第一光流是非相干光；在所述中央机房处的一个第二宽带光源，提供包含在第二方向的第二波段的第二光流，其中所述第二波段与所述第一波段是不同的且是分离的，并且其中所述第二光流是非相干光；在所述中央机房处的一个第一光多路复用器/多路分离器，将所述第一光流频谱切分以提供在所述第一波段内的所述第一光流的第一频谱片段；第一多个光发射器，该第一多个光发射器产生包含在所述第一波段内的第一工作波长的第三光流，所述第一工作波长是基于所述第一光流的第一频谱片段发射的，所述第三光流在所述第二方向传播；在远端节点处的一个第二光多路复用器/多路分离器，将所述第二光流频谱切分以提供在所述第二波段内的所述第二光流的第二频谱片段；一个第二多个光发射器，产生包含在所述第二波段内的第二工作波长的第四光流，所述第二工作波长是基于所述第二光流的所述第二频谱片段发射的，所述第四光流在所述第一方向传播，其中，所述第一光多路复用器/多路分离器多路复用在所述第二方向传播的所述第一工作波长，而多路分离在所述第一方向传播的在所述第二波段内的所述第二工作波长，和其中所述第二光多路复用器/多路分离器多路复用在所述第一方向传播的所述第二工作波长，而多路分离在所述第二方向传播的所述第一工作波长。
根据本发明的又一个方面，提供一个装置，包括：在中央机房处的一个第一宽带光源，提供包含第一波段的第一光流，其中所述第一光流是非相干光；在中央机房处的一个第二宽带光源，提供包含第二波段的第二光流，其中所述第二波段与所述第一波段不同且分离，并且其中所述第二光流是非相干光；在所述中央机房处的一个第一光多路复用器/多路分离器，将所述第一光流频谱切分以提供第一频谱片段；一个第一光发射器，其接收所述第一光流的所述第一频谱片段的一个片段，以产生在所述第一波段内的第三光流的第一工作波长，所述第一工作波长是基于所述第一光流的所述第一频谱片段的所述一个片段发射的，其中所述第三光流在所述第二方向传播；在远端节点处的一个第二光多路复用器/多路分离器，将所述第二光流频谱切分以提供第二频谱片段；一个第二光发射器，接收所述第二光流的所述频谱片段的一个片段以产生在所述第二波段内的第四光流的第二工作波长，所述第二工作波长是基于所述第二光流的第二频谱片段的所述一个片段发射的，其中所述第四光流在所述第一方向传播；一个第一光接收器，被耦合以从所述第二光发射器接收所述第二工作波长；和一个第二光接收器，被耦合以从所述第一光发射器接收所述第一工作波长。
从附图和下文中的详细描述中可以看出，本发明的其它特点和优势将是明显的。

本发明通过示例来说明，但并不限于这些附图的图表，类似的参考也可指出类似的构件，其中：
图1是基于波长锁定波分复用光源的波分复用无源光网络的实施例的框图；
图2表示示例性的第一波长波段和第二波长波段的图表；
图3表示，无论是第一宽带光源或第二宽带光源有故障时，防止无源光网络退化的保护设备的实施例的框图；和
图4a与4b表示波分复用无源光网络的实施例的流程图。

一般来说，可描述各种的波分复用无源光网络。在一个实施例中，波分复用无源光网络包括一个第一宽带光源和一个第二宽带光源。第一宽带光源向一个第一多数光发射器供给包括一个第一波长波段的光信号。一个或多个光发射器从这个第一波长波段接收频谱分界信号，以把光发射器的操作波长与该频谱分界信号内的波长校对。第二宽带光源向一个第二多数光发射器供给包括一个第二波长波段的光信号。一个或多个光发射器接收该第二波长波段内的频谱分界信号，依据该频谱分界信号内的波长对光发射器的操作波长进行校准。用于光信号双向传输的光纤，其信号至少应在两个不同的波长波段上。从附图和下文中详细的描述，可以看出本发明的其它特点和优势是明显的。
图1表示基于波长锁定波分复用光源的波分复用无源光网络实施例的框图。波分复用无源光网络100包括一个第一位置，如中央机房，一个第二位置，如远离第一位置的一个远端节点，和多个用户位置。
示例性的中央机房包括一个第一群的光发射器101-103，它们在第一波长波段内发射光信号，一个第一群的光接收器104-106，用以在第二波长波段内接收光信号，一个第一群的波段分离滤波器107-109，波长跟踪组件130，第一1×n双向光多路复用器/多路分配器112，第一宽带光源114，和第二宽带光源113。
第一光多路复用器/多路分配器112，对从第一宽带光源114接收的第一波长波段进行频谱分界，对从第二光多路复用器/多路分配器116接收的第二波长波段进行多路分配。第一群的光发射器101-103中的每个光发射器接收第一波长波段内的离散频谱分界信号，并把光发射器的操作波长与接收的频谱分界信号内的波长进行校对。
第一群的光接收器104-106的每个光接收器接收第二波长波段内的离散多路分配信号。第一多路复用器/多路分配器112与第一群波段分离滤波器107-109耦合。
波段分离滤波器，如第一宽带分离滤波器107，把第一波长波段和第二波长波段信号分离到不同端口。每个波段分离滤波器107-109与第一群的光发射器101-103中的既定光发射器以及第一群的光接收器104-106中的既定光接收器耦合。例如，第一波段分离滤波器107把第一波长波段内的频谱分界信号耦合到第一光发射器101。这样，如果输入光信号波长是在第一波长波段内，则第一波段分离滤波器107的输出信号通过与输入端口平行的端口。第一波段分离滤波器107把一个第二波长波段内的多路分配信号耦合到第一光接收器104。这样，当输入信号的波长是在第二波长波段内时，输出端口与输入方向是正交。
示例性的远端节点包括一个第二1×n双向光多路复用器/多路分配器116。第二1×n双向光多路复用器/多路分配器116通过单根光纤128与中央机房相连。第二1×n双向光多路复用器/多路分配器116双向多路复用和多路分配包括第一波长波段的宽带光信号和包括第二波长波段的宽带光信号。第二1×n双向光多路复用器/多路分配器116频谱分界来自第二宽带光源113的第二波长波段。
总之，多路复用可以是把多个信道的光信息合并到一个光信号。多路分配可以是把单个光信号分离成包括一个信道光信息的多个离散信号。频谱分界可以是一个波长波段分割成小的周期性的波长线。
例如，每个示例性的用户位置，如第一用户位置包括波段分离滤波器117，光发射器123，以在第二波长波段内发射光信号，用于接收第一波长波段的光信号的光接收器120。第二多路复用器/多路分配器116多路分配第一波长波段和频谱分界第二波长波段。第二多路复用器/多路分配器向每个波段分离滤波器117-119发送这些信号。波段分离滤波器117-119功能是根据输入信号波段分离输入的信号到一个输出端口。每个光发射器，如第二光发射器123，接收第二波长波段内的频谱分界信号，把该光发射器的操作波长与频谱分界信号内的波长校准。每个用户以第二波长波段内的不同频谱分界与中央机房连接。
操作于第一波长波段和第二波长波段的2×2光耦合器115把第一宽带光源114和第二宽带光源113耦合到单根光纤128。2×2光耦合器115分离由第二宽带光源113发出的整个第二波长波段。终止指向第一宽带光源114的光功率，同时沿光纤电缆传播其它功率，这样，每个用户光发射器可在远端节点得到1×n光多路复用器/光多路分配器分界的宽带光。
诸如扩大的自发辐射源的第一宽带光源114向一个既定的第一群中的光发射器101-103中的光发射器供给第一波长波段的光，以对光发射器的传输波长进行波长锁定。这样，中央机房的群发射器101-103的操作波长范围是与中央机房的第一多路复用器/多路分配器112的操作波长相匹配，这是通过向第一群光发射器101-103中的每个发射器中插入这些频谱分界信号进行的。针对通过波段分离滤波器的特定频谱分界的每个光发射器的波长锁定，解决了1×n光多路复用器/多路分配器112中的上行信号的大功率损耗，损耗是由于依靠远端节点内的设备的温度变化而波长失谐。这样，光发射器101-103的信号波长与中央机房的多路复用器/多路分配器112的传输波长之间的校对不准而产生的大功率损耗降到了最小。
同理，第二宽带光源113向一个既定的光发射器123-125供给第二波长波段的光，以对第二群中的该光发射器的传输波长进行波长锁定。
这样，用户本地的第二群发射器123-125的操作波长与第二多路复用器/多路分配器116的操作波长范围是匹配的，这是通过向第二群发射器中的每个发射器中插入这些频谱分界信号进行的。针对通过波段分离滤波器的特定频谱分界的每个光发射器的波长锁定，解决了1×n光多路复用器/多路分配器116中的上行信号的大功率损耗，损耗是由于依靠远端节点内的设备的温度变化而波长失谐。这样，光发射器123-125的信号波长与远端节点的多路复用器/多路分配器116的传输波长之间的校对不准而产生的大功率损耗降到了最小。
相似地，波长跟踪组件130把第一多路复用器/多路分配器112的传输波长与第二多路复用器/多路分配器116的传输波长相匹配。波长跟踪组件130具有电子或光功率组合器110，功率组合器110测量接收的光接收器104-106的输出信号强度，这是在中央机房第二波长波段通过第一多路复用器/多路分配器112后接收的。温度控制器111与功率组合器110耦合。温度控制器控制中央机房中的光多路复用器/多路分配器112的操作温度。温度控制器111可以高频脉动第一多路复用器/多路分配器112的操作温度以达到功率组合器110的功率输出最大化。功率组合器110的功率输入最大化代表，两个多路复用器/多路分配器112和116的传输波长的最佳匹配。功率组合器110可测量一群接收器或一个特定接收器的强度。温度控制器111起到控制第一多路复用器/多路分配器112的每个信道带通操作波长的作用。控制第一多路复用器/多路分配器112的每个信道带通操作波长的机制可以是一个形变控制器、电压控制器或其它类似设备。
对于一个实施例来说，无源光网络只包括无功率供给的无源光设备，在中央机房与光用户之间没有任何有源设备。光分布网络的拓扑结构可以是星形拓扑，其中，具有光多路复用器/多路分配器的远端节点放在用户的邻近位置，通过单根光纤与中央机房起到通信中继的作用，并与每个用户通过其光纤接发分配来的信号。
如上所述，波分复用无源光网络100可利用如第一波长波段的下行信号以及如第二波长波段等的上行信号的不同波长波段。下行信号可代表从中央机房的光发射器101-103到用户的信号，上行信号可代表从用户的光发射器123-125到中央机房的信号。例如，下行信号的波长可以是λ1，λ2…λn，上行信号可以是λ1*，λ2*，λn*，但是加载在不同波长的波段内，通过多路复用器/多路分配器的空闲频谱范围来分离λ1与λ1*。
如上所述，1×n光多路复用器/多路分配器116的功能是把左侧一个端口的光信号多路分配到右侧n个的端口中。进一步，右侧n个端口的光信号可同时多路复用到左侧的一个端口中。1×n光多路复用器/多路分配器116频谱分界第二波长波段，成为窄的波长频宽。由于光多路复用器/多路分配器可在超过两个的波长波段上操作，因此可同时多路复用和多路分配不同波段上的双向传输的上行信号和下行信号。光多路复用器/多路分配器操作的每个波长波段，可由于光多路复用器/多路分配器的空闲频谱范围的一个或多个间隔而发生偏移。
例如，每个光发射器可直接由电流调制来进行调制，以把信号嵌入到该光发射器传输的特定波长中。对一个实施例来说，一个或多个光发射器可以是Fabry-Perot半导体激光器，其中插入来自放大自发辐射光源的频谱分界宽带注入式光。对一个实施例来说，一个或多个光发射器可以是波长植入的反射半导体光放大器(SOA)。一个或多个光发射器支持高比特率调制和长距离传输。一个反射SOA也可以作为调制设备。可以调制光发射器，利用波长植入锁定波长，为频谱分界内的波长提供信号增益，在插入的波长与频谱外的波长之间增加丢弃比率。
对一个实施例来说，宽带光源可以是基于半导体光放大器的光源，基于稀土添加离子的光纤放大器的光源，发光二极管，或类似设备。宽带光源可提供各种特性的光，如相干或非相干光。
对一个实施例来说，光多路复用器/多路分配器可通过一系列波导光栅来达到，这包括集成波导光栅，使用薄膜滤波器的设备，绕射光栅或类似设备。光多路复用器/多路分配器也可以是电介质干扰滤波器或类似设备。
对一个实施例来说，插入非相干光的波长植入光源使信号的损耗部分最小化，这是由于只可通过设定信道带通的波长的多路复用器/多路分配器的特征决定的。两个多路复用器/多路分配器操作波长的波长跟踪有助于在这些设备中最小化波长校对不准。
图2表示示例性的第一波长波段和第二波长波段的图表。该图表示横轴是以纳米表示的波长232，纵轴是特定波长的光功率234。示例性的第一波长236的波段范围是从1534纳米到1546纳米，中心位于波长1540纳米。示例性的第二波长238的波段范围是从1552纳米到1564纳米，中心位于波长1558纳米。空闲频谱范围240的约18纳米在两个波长波段236、238之间分离。例如，1552纳米的λ1*与1534纳米的λ1偏移18纳米。示例性的1564纳米的λn*偏移λn18纳米。远端节点的光多路复用器/多路分配器频谱分界第二波长238波段，成为如为4纳米的频谱片段。通过多路复用器/多路分配器的不同端口，每个不同的频谱片段可输出到不同的用户。
例如，第一个频谱片段250，它位于第二波长波段上，可进入到用户编号为1的光发射器。第二个频谱片段252也位于第二波长波段上，可进入用户编号为2的光发射器。通过波长植入，光发射器波长锁定在第二波长波段上的第一个频谱片段250。光发射器为第一个频谱片段250的波长对齐和提供发射动作。进一步，远端节点的光多路复用器/多路分配器可从中央机房的光复用器中的下行信道中分配。第一波长236的波段的第一个信道254可分配给波段分离滤波器和用户编号为1的光接收器。第一波长236的波段的第二个信道256可分配给波段分离滤波器和用户编号为2的光接收器。
对一个实施例来说，第一波长波段可以是指定用于通信的标准波长波段，如C波段1525-1560纳米。第二波长波段可以是与被第一波长波段所使用的指定用于通信的标准波长波段不同的指定用于通信的标准波长波段，如L波段1570-1620纳米。
可以替代地是，第二波长波段可以是具有5-100纳米之间的空闲频谱范围的波长偏移的波长波段。第一波长波段与第二波长波段之间的频谱间隔应该足够长，以防止干扰的发生，该干扰发生在发送给用户的过滤的频谱分界下行信号与来自该用户的过滤的上行信号之间。
图3表示，无论是第一宽带光源或第二宽带光源有故障时，防止无源光网络退化的保护设备的实施例的框图。当检测到第一宽带光源或包含第一波长波段的光信号303中的一个故障时，例如，1×2光开关306改变从第一宽带光源到包含第一波长波段的可替代光源的路径，如第三宽带光源302。还有，1×2光开关307将宽带光源从第二波段光源304转换到第四宽带光源305。每个宽带光源302-305可具有一个隔离器，防止来自光耦合器的信号进入到该宽带光源。
图4a和4b表示波分复用无源光网络的实施例的流程图。对于一个实施例来说，无源光网络在第一位置与远离第一位置的第二位置之间传递上行信号和下行信号。
在块402，无源光网络把来自诸如放大自发辐射光源的一个源的包含第一波长宽带波段的光信号提供给第一多路复用器/多路分配器。
在块404，无源光网络频谱用第一多路复用器/多路分配器分界第一宽带波长。
在块406，无源光网络把频谱分界波长提供给一组光发射器，为了控制由第一组中的一个或多个光发射器产生的在第一波长波段中的发送输出波长。每个光发射器将其操作波长自动校准到从第一多路复用器/多路分配器接收到的频谱片段内的波长。
对一个实施例来说，在第一位置的发射器，如监控节点，产生下行信号。下行信号通过它的波段分离滤波器。监控节点中的1×n光多路复用器/多路分配器对下行信号进行波分复用。迫使进入第一宽带光源的信号被终止，而其它信号被位于远程节点的1×n光多路复用器/多路分配器多路分配后，到达每个光用户。在用户侧，信号通过波段分离滤波器，然后到达光接收器。
在块408，无源光网络将包含第二波长波段的宽带光信号提供给第二多路复用器/多路分配器。
在块410，无源光网络用第二多路复用器/多路分配器对第二波长宽带进行频谱分界。
在块412，无源光网络将频谱分界波长提供给第二组光发射器，为了控制由第二组中的一个或多个光发射器产生的在第二波长波段中的发送输出波长。每个光发射器把其操作波长自动校准到从第二多路复用器/多路分配器接收到的频谱片段内的波长。第一多路复用器/多路分配器可位于第一位置，如监控节点，第二多路复用器/多路分配器可位于远离第一位置的第二位置，如远程节点。
对一个实施例来说，上行信号离开用户侧的光发射器，通过波段分离滤波器，然后由位于远程节点的1×n光多路复用器/多路分配器进行多路复用。n×n光耦合器分离通过光纤电缆后的多路复用信号。分离为第二宽带光源113的上行信号被终止，而其它的上行信号通过1×n光多路复用器/多路分配器继续传播到监控节点上的光接收器。
在块414，无源光网络跟踪通过第一多路复用器/多路分配器之后的在第一位置接收到的第二波长波段的光功率，和基于获得的该第二波长波段的实际最大功率，调节被第一多路复用器/多路分配器传递的发送波长波段。
在块416，如果检测到包含第一波长宽带波段的光信号的原始源中有故障，无源光网络可转换到包含第一波长宽带波段的光信号的一个替代源。同理，如果检测到包含第二波长宽带波段的光信号的原始源中有故障，无源光网络可转换到包含第二波长宽带波段的光信号的一个替代源。
特别提到，指定数字参考不应该理解为一个文字顺序序列，而应该理解为，第一波长波段不同于第二波长波段。因此，所阐述的特定细节仅仅是示例性的。
在前述说明书中，参考其特定示例性实施例已经描述了本发明。然而，在不脱离所附权利要求中所阐述的本发明的较宽泛的精神实质和范围的情况下，对其所做的各种修改和改变将是显而易见的。例如，一个单一设备可提供第一宽带光源和第二宽带光源两者的功能；WDMPON可使用两个以上的不同波长波段；每个多路复用器/多路分配器可以是非热的阵列波导光栅；光发射器可以操作等幅波，并被外部调制器调制，等等。因此，说明书和附图被看作是示例性的，而不是限制性的。
相关申请
本申请要求2002年1月21日申请的第2002-3318号韩国专利申请的权利，其标题为“基于波长锁定的使用注入式非相干光的波分复用光源的波分复用无源光网络”。