光纤通信技术中普遍采用 10Gb/s外调制激光器 （ EML : Externally Modulated Laser ) , 其中， 电吸收调制激光器由于尺寸小、 调制速度快， 成 为最典型的器件， 是接入网下一代 ΡΟΝ的关键器件。 根据国际标准 ITU-T G987.3规定， XG-PON的波长范围在 1575~1580nm。 电吸收调制激光器主要 由两部分构成： 分布反馈式（DFB: Distributed Feedback )激光器和电吸收 调制器（EAM: Electra-absorption Modulator ) , DFB激光器用于产生连续 的激光， 电吸收调制器用于把高速的电信号转化成高速 的光信号。

为了确保电吸收调制激光器在国际标准组织规 定的 1575~1580nm范围 内工作， 在 DFB激光器中安装有致冷器， 使 DFB激光器保持在固定的温度下 工作， 该致冷器会额外增加激光器模块的功耗。 发明内容

本发明实施例提供一种外调制激光器、 无源光通信设备及系统， 能够降 低外调制激光器的功耗。

第一方面， 本发明实施例提供了一种外调制激光器， 包括：

激光器， 所述激光器包括部分反射镜、 增益介质和滤波器；

所述部分反射镜、 增益介质和滤波器构成所述激光器的激光振荡 腔； 所述滤波器， 用于将所述增益介质发出的光进行滤波处理后 ， 产生预设 波长的光波；

所述部分反射镜， 用于将一部分所述产生的预设波长的光波透射 至调制 器进行外调制，将另一部分所述产生的预设波 长的光波反射回所述增益介质。

在第一种可能的实现方式中， 所述激光器还包括： 全反射镜， 设置在所述增益介质后端， 用于将从所述增益介质后端射出 的光反射回所述增益介质。

基于第一种可能的实现方式， 在第二种可能的实现方式中， 所述全反射 镜耦合至所述增益介质形成反射型增益介质， 所述部分反射镜耦合至所述滤 波器形成部分反射型滤波器。

基于第一种可能的实现方式， 在第三种可能的实现方式中， 所述全反射 镜耦合至所述滤波器形成反射型滤波器， 所述部分反射镜耦合至所述增益介 质形成部分反射型增益介质。

基于第一、 第二或第三种可能的实现方式， 在第四种可能的实现方式中， 所述滤波器包括薄膜滤波片。

基于第一、 第二、 第三或第四种可能的实现方式， 在第五种可能的实现 方式中， 所述外调制激光器还包括：

分光器， 位于所述激光器和所述调制器之间， 用于将所述激光器输出的 所述光波至少分为两路光波。

基于第一、 第二、 第三、 第四或第五种可能的实现方式， 在第六种可能 的实现方式中， 所述外调制激光器还包括： 调制器阵列， 所述调制器阵列至 少包括两个调制器， 所述调制器阵列中包含的调制器的数量与所述 分光器的 输出光波的路数相同；

所述调制器阵列， 用于将所述分光器输出的各路光波分别调制为 对应的 光信号。

基于第一、 第二、 第三、 第四、 第五或第六种可能的实现方式， 在第七 种可能的实现方式中， 所述外调制激光器还包括： 放大器阵列， 所述放大器 阵列至少包括两个放大器， 所述放大器阵列中包含的放大器的数量与所述 分 光器的输出光波的路数相同。

基于第一、 第二、 第三、 第四、 第五、 第六或第七种可能的实现方式， 在第八种可能的实现方式中， 所述放大器阵列位于所述分光器和所述调制器 阵列之间， 所述放大器阵列， 用于将所述分光器输出的各路光波分别进行放 大处理。

基于第一、 第二、 第三、 第四、 第五、 第六、 第七种可能的实现方式， 在第九种可能的实现方式中， 所述放大器阵列位于所述调制器阵列之后， 所 述放大器阵列， 用于将所述调制器阵列调制后的各路光信号分 别进行放大处 理。

基于第一、 第二、 第三、 第四、 第五、 第六、 第七、 第八或第九种可能 的实现方式， 在第十种可能的实现方式中， 所述放大器阵列耦合至所述调制 器阵列。

基于第一、 第二、 第三、 第四、 第五、 第六、 第七、 第八、 第九或第十 种可能的实现方式， 在第十一种可能的实现方式中， 所述激光器、 所述分光 器、 所述放大器阵列和所述调制器阵列之间光纤连 接。

基于第一、 第二、 第三、 第四、 第五、 第六、 第七、 第八、 第九或第十 种可能的实现方式， 在第十二种可能的实现方式中， 所述激光器、 所述分光 器、 所述放大器阵列和所述调制器阵列之间平面光 波导连接。

第二方面， 本发明实施例提供了一种无源光通信设备， 包括： 上述外调 制激光器。

所述光纤通信设备包括光线路终端或光网络单 元。

第三方面， 本发明实施例提供了一种无源光网络系统， 包括： 位于中心 控制站的光线路终端和位于用户侧的多个光网 络单元， 所述光线路终端和所 述光网络单元进行光纤通信；

所述光线路终端包括上述外调制激光器；

所述光网络单元包括上述外调制激光器。

本实施例的外调制激光器采用对温度不敏感的 滤波器， 将增益介质发出 的光经过滤波后产生预设波长的光波的技术手 段， 能够实现光信号的稳定输 出， 不需要安装致冷器， 减小了外调制激光器的功耗， 降低了硬件成本， 解决了现有的外调制激光器存在功耗大的问题 。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案， 下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一 简单地介绍， 显而易见地， 下 面描述中的附图是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在 不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明一实施例提供的外调制激光器中激� �器的结构示意图； 图 2为本发明另一实施例提供的外调制激光器的� �构示意图； 图 3为图 2所示外调制激光器的一种具体实现的结构示� �图； 图 4为图 2所示外调制激光器的又一种具体实现的结构� �意图； 图 5为图 2所示外调制激光器的又一种具体实现的结构� �意图； 图 6为图 2所示外调制激光器的又一种具体实现的结构� �意图。 具体实施方式 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

现有的电吸收调制激光器主要由 DFB激光器和电吸收调制器构成， DFB 激光器用于产生连续的激光， 电吸收调制器用于把高速的电信号转化成高速 的光信号。

其中， DFB激光器中的 DFB光栅决定 DFB激光器产生的激光的波长。 DFB 光栅容易受到温度的影响， 温度调谐系数约为： 0.08nm/K, 即温度变化 1度， 波长改变 0.08nm。 一般工业用激光器要求在 - 40~85度范围内均可工作， 如 果没有温度控制， 那么 DFB激光器的波长将会出现 10nm左右的变化， 远远超 出了 10G PON的标准要求。 为了确保电吸收调制激光器在国际标准组织规 定 的 1575~1580nm范围内工作， 在 DFB激光器中安装有致冷器， 使 DFB激光器 保持在固定的温度下工作， 该致冷器会额外增加激光器模块的功耗。

针对现有技术存在的上述问题， 本发明提供一种方法， 能够降低外调 制激光器的功耗。

本发明提供的外调制激光器包括激光器和调制 器， 激光器用于产生预 设波长的光波， 调制器用于将电信号转化成光信号。 为了降低外调制激光 器的功耗， 对激光器进行了改进， 即本发明的激光器采用对温度不敏感的 滤波器来取代原 EML中的 DFB光栅， 使激光器的波长对外界温度的变化 不敏感， 从而不需要在激光器中安装额外的致冷器， 降低外调制激光器的 功耗。 图 1 为本发明一实施例提供的外调制激光器中激光 器的结构示意图， 包括： 全反射镜 1 11、 增益介质 112、 部分反射镜 113、 滤波器 1 14;

全反射镜 11 1、 增益介质 112、 部分反射镜 1 13、 滤波器 1 14构成激光 器的激光振荡腔。

以下对激光器的工作原理进行说明。 增益介质 1 12发出的光， 经过滤波 器 114过滤之后， 只有与滤波器 114的通带匹配的光可以通过， 而通带以外 的光都被衰减掉了， 从而可以产生预设波长的光波。 通过滤波器 114后的光 传输到部分反射镜， 其中， 一部分光透过部分反射镜 113后输出， 另一部分 光被部分反射镜 113反射回去， 并且重新注入回增益介质 1 12, 经过增益介 质 112的放大， 将注入的光传输到全反射镜 11 1 , 经过全反射镜 1 11反射回 来， 再次注入到增益介质 112, 再经过一次增益放大后传输到滤波器 114。 上述过程可以认为完成一次完整的振荡， 根据增益介质的工作原理， 经过多 次完整振荡之后， 与滤波器通带对应波长的光会不断得到加强， 当增强到一 定程度， 增益介质的增益饱和， 最终会达到一个稳定工作的平衡状态。

需要说明的是， 滤波器 1 14的通带可以根据实际需要的光波的波长进行 具体设置。

需要说明的是，本实施例的激光器的工作波长 主要是滤波器 114决定的， 无需任何波长校准和稳定机制， 因此， 本实施例的激光器简单易用， 成本较 低。

在本发明的一个可选实施方式中，滤波器 114包括但不限于薄膜滤波片， 需要说明的是， 本实施例的滤波器的功能可以采用任何温度不 敏感的滤波模 块实现。

在本发明的一个可选实施方式中， 全反射镜 111和增益介质 112可以耦合 在一起形成反射型的增益介质， 例如， 反射型半导体光放大器 （ Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA ) 。 可选的， 部分反射镜 113和滤 波器 1 14可以耦合在一起形成反射型的滤波器，例如� ��部分反射的光纤布拉格 光栅 ( Fiber Bragg Grating, FBG ) 。

在本发明的一个可选实施方式中， 全反射镜 11 1和滤波器 1 14可以耦合在 一起形成反射型的滤波器， 部分反射镜 113和增益介质 112可以耦合在一起形 成部分反射型的增益介质。 本实施例的外调制激光器采用对温度不敏感的 滤波器， 将增益介质发出 的光经过滤波后产生预设波长的光波的技术手 段， 能够实现光信号的稳定输 出， 不需要安装致冷器， 减小了外调制激光器的功耗， 降低了硬件成本， 解决了现有的外调制激光器存在的功耗大的问 题。

图 2为本发明另一实施例提供的外调制激光器的� �构示意图， 在图 1所示 激光器基础上的进一步扩展， 本实施例的外调制激光器包括： 激光器 11、 调 制器阵列 12、 分光器 13。

其中， 激光器 11为图 1实施例所述的激光器， 激光器 11的组成以及工作 原理参考图 1所示实施例的详细描述。

在本发明的一个可选实施方式中， 分光器 13位于激光器 11和调制器阵列

12之间， 用于将激光器 1 1输出的光波至少分为两路光波。 需要说明的是， 本 实施例中， 可以根据实际所需的输出光功率的大小， 确定需要输出的光波路 数。

分光器 13包括但不限于多模干涉器 (multi-mode interferometer.MMI),例 如， 分光器 13还可以采用级联的 Y分支器。

在本发明的一个可选实施方式中， 调制器阵列 12至少包括两个调制器， 调制器阵列中包含的调制器的数量与分光器 13 的输出光波的路数相同； 其 中， 调制器阵列 12, 用于将分光器 13输出的各路光波分别调制为对应的光 信号。

调制器阵列 12中的调制器可以是电吸收调制器 （ Electra-absorption

Modulator , ΕΑΜ ) , 也可以是 ΜΖ干涉型调制器， 本发明对此不作限定。

在本发明的一个可选实施方式中， 本实施例的外调制激光器还包括： 放 大器阵列 14, 本实施例的放大器包括但不限于半导体光放大 器。

放大器阵列 14至少包括两个放大器，用于对各路光波进行� ��大处理， 满 足特定的输出光功率的要求，放大器阵列 14中包含的放大器的数量与分光器 13的输出光波的路数相同。

需要说明的是， 本实施例的放大器的增益可以随着外部温度的 变化进 行动态调节， 从而补偿温度变化对激光器的影响。

在本发明的一个可选实施方式中， 放大器阵列 14位于分光器 13和调 制器阵列 12之间，具体用于将分光器 13输出的各路光波分别进行放大处理； 在本发明的一个可选实施方式中， 放大器阵列 14位于调制器阵列 12 之后， 具体用于将调制器阵列 12调制后的各路光信号分别进行放大处理。

上述放大器阵列可以耦合至调制器阵列， 也可以单独分开。

在本发明的一个可选实施方式中， 激光器 1 1、 调制阵列 12、 分光器 13、 放大器阵列 14之间可以通过光纤连接之外， 还可以通过平面光波导 ( Planar lightwave circuit, PLC ) 方式连接， 例如， 将激光器 1 1、 调制 阵列 12、 分光器 13、 放大器阵列 14集成耦合到 PLC芯片中， PLC芯片 包括但不限于二氧化硅 Si02、 聚合物 Polymer和硅 Si。

本实施例的外调制激光器采用分光器将激光器 输出的光波分为多路光 波， 实现多路光波的输出， 进一步地， 本实施例采用放大器阵列， 分别对每 路光波进行放大处理， 从而实现对每路光波进行单独的功率控制。

同时， 本实施例采用 PLC技术， 对外调制激光器中各器件进行集成封 装， 降低了制作成本， 减小了外调制激光器的尺寸， 有利于同一线卡中支 持更多的端口。

图 3为图 2所示外调制激光器的一种具体实现的结构示� �图， 如图 3 所示， 具体包括： 半导体光放大器 RSOA、 反射型滤波片、 分光器、 多模 干涉器 MMI、 光放大器 SOA阵列和调制器 （Modulator , MOD ) 阵列； 其中，半导体光放大器 RSOA由全反射镜和增益介质组成，反射型滤 波片由全反射镜和 1577nm 的薄膜滤波片组成， 半导体光放大器 RSOA 和反射型滤波片组成激光器的激光振荡腔。

激光器输出的光， 通过分光器引出， 进入多模干涉器 MMI , 分成多路 光波， 例如分成 4路光波， 各路光波分别经过光放大器 SOA阵列和调制 器 MOD阵列的放大和调制后， 分 4路光信号输出。

在本发明的一个可选实施方式中， 调制器 MOD包括但不限于电吸收 调制器或 MZ干涉型调制器， 如果调制器 MOD采用 MZ干涉型调制器， 且 PLC芯片采用硅 Si , MZ干涉型调制器可以直接制作在 PLC芯片中， 而无需再混合集成。

在本发明的一个可选实施方式中，光放大器 SOA阵列和调制器 MOD 阵列可以耦合在一起， 也可以单独分开。

需要说明的是， 上述外调制激光器中的各器件均集成封装在 PLC芯片 上。 其中， 半导体光放大器 RSOA可以通过倒装芯片 Flip chip与 PLC芯片的 无源波导通过倏逝波上下耦合，或者通过端面 耦合 Butt coupling进行边缘耦合 对准。 1577nm的薄膜滤波片可以直接贴在 PLC芯片的边缘，与输出波导垂直， 或者也可以通过在 1577nm的薄膜滤波片与 PLC芯片之间加透镜， 提高耦 合效率。

本实施例的外调制激光器采用对温度不敏感的 1577nm的薄膜滤波片， 将增益介质发出的光经过滤波后产生 1577nm波长的光波， 经过分光器后分 为多路光波输出到放大器阵列和调制器阵列， 对每路光波分别进行放大和调 制处理， 从而实现对每路光波进行单独的功率控制和光 功率的输出。

本实施例的外调制激光器不需要安装额外的致 冷器， 减小了外调制激 光器的功耗， 即使在温度环境变化很大的情况下， 本实施例的外调制激光器 也能实现波长和功率稳定的输出 ,提高了外调制激光器的工作性能的稳定性。

同时， 本实施例采用 PLC技术， 对外调制激光器中各器件进行集成封 装， 降低了制作成本， 简化封装环节， 减小了外调制激光器的尺寸， 有利 于同一线卡中支持更多的端口。

图 4为图 2所示外调制激光器的又一种具体实现的结构� �意图，如图 4所示， 具体包括： 半导体光放大器 RSOA、 反射型滤波片、 多模干涉器 MMI、 光放大器 SOA阵列和调制器 MOD阵列；

其中，半导体光放大器 RSOA由部分反射镜和增益介质组成，反射型 滤波片由全反射镜和 1577nm的薄膜滤波片组成，反射型滤波片和 RSOA 直接对准，半导体光放大器 RSOA和反射型滤波片组成激光器的激光振荡 腔。

半导体光放大器 RSOA中的增益介质发出的光经过 1577nm的薄膜 滤波片滤波后产生波长为 1577nm的光波， 经过反射型滤波片中的全反射 镜全部反射回增益介质，一部分光波透过 RSOA中的部分反射镜输出到多 模干涉器 MMI , 分成多路光波， 例如分成 4路光波， 各路光波经过光放大 器 SOA阵列和调制器 MOD阵列的放大和调制后， 分 4路光信号输出。

在本发明的一个可选实施方式中，光放大器 SOA阵列和调制器 MOD 阵列可以耦合在一起， 也可以分开。

需要说明的是， 上述器件均集成封装在 PLC芯片上。 图 5为图 2所示外调制激光器的又一种具体实现的结构� �意图，如图 5所示， 具体包括： RSOA阵列、 反射型滤波片和调制器 MOD阵列。

其中， RSOA阵列至少包括两个 RSOA, 每个 RSOA由部分反射镜 和增益介质组成 ,反射型滤波片由全反射镜和 1577nm的薄膜滤波片组成 , 反射型滤波片和 RSOA阵列直接对准， RSOA阵列和反射型滤波片组成 激光器， 需要说明的是， 为了满足多路光波的输出， 反射型滤波片由大面 积的全反射镜和大面积的 1577nm的薄膜滤波片组成。

RSOA阵列中每一个 RSOA中的增益介质发出的光经过 1577nm的 薄膜滤波片滤波后产生波长为 1577nm的光波， 经过反射型滤波片中的全 反射镜全部反射回增益介质，一部分光波透过 RSOA中的部分反射镜输出 从而形成多路光波的输出， 经过调制器 MOD阵列调制后， 分多路光信号 输出。

需要说明的是， 上述无源波导的器件均集成封装在 PLC芯片上。 图 6为图 2所示外调制激光器的又一种具体实现的结构� �意图，如图 6所示， 具体包括： 布拉格光栅、 RSOA阵列和调制器 MOD阵列。

需要说明的是， 布拉格光栅的通带可以根据实际需要的光波的 波长进行 具体设置， 本实施例的 PLC芯片为二氧化硅 Si02, 布拉格光栅可以直接 制作在 PLC芯片中。

在本发明的一个可选实施方式中， RSOA阵列至少包括两个 RSOA, 每个 RSOA 由部分反射镜和增益介质组成， RSOA阵列位于布拉格光栅 和调制器 MOD阵列之间， 布拉格光栅为反射型的布拉格光栅， 由全反射 镜和布拉格光栅组成。

RSOA阵列中每一个 RSOA中的增益介质发出的光经过 1577nm的 布拉格光栅后产生波长为 1577nm的光波， 经过与布拉格光栅耦合在一起 的全反射镜后，全部反射回增益介质，一部分 光波透过 RSOA中的部分反 射镜输出， 从而形成多路光波的输出， 经过调制器 MOD阵列调制后， 分 多路光信号输出。

在本发明的一个可选实施方式中， RSOA阵列至少包括两个 RSOA, RSOA 由全反射镜和增益介质组成， 布拉格光栅位于 RSOA阵列和调制 器 MOD阵列之间。 RSOA阵列中每一个 RSOA中的增益介质发出的光经过 1577nm的 布拉格光栅后产生波长为 1577nm的光波输出，从而形成多路光波的输出 , 各路光波经过调制器 MOD阵列调制后， 分多路光信号输出。

需要说明的是， 上述器件均集成封装在 PLC芯片上。

上述本实施例的外调制激光器采用对温度不敏 感的 1577nm的滤波器， 将增益介质发出的光经过滤波后产生 1577nm波长的光波，经过分光、放大、 调制处理后形成稳定的多路光功率的输出。

由于上述本实施例的外调制激光器不需要安装 额外的致冷器， 减小了 外调制激光器的功耗， 解决了现有的外调制激光器存在功耗大的问题 ， 即使 在温度环境变化很大的情况下， 本实施例的外调制激光器也能实现稳定的光 功率的输出， 提高了外调制激光器的工作性能的稳定性。

同时， 上述实施例均采用 PLC技术， 对外调制激光器中各器件进行集 成封装， 降低了制作成本， 减小了外调制激光器的尺寸， 有利于同一线卡 中支持更多的端口。

基于上述实施例提供的外调制激光器， 本发明另一实施例提供了一种 无源光通信设备，该无源光通信设备包括但不 限于光线路终端或光网络单元， 光线路终端包括上述实施例提供的外调制激光 器， 光网络单元包括上述实施 例提供的外调制激光器。

基于上述实施例提供的外调制激光器， 本发明另一实施例提供了一种 无源光网络系统， 该系统包括位于中心控制站的光线路终端和位 于用户侧的 多个光网络单元， 其中， 光线路终端和光网络单元之间进行无源光网络 通信， 光线路终端包括用于提供数据调制发射功能的 外调制激光器， 该外调制激光 器为上述实施例提供的外调制激光器； 光网络单元包括用于提供数据调制发 射功能的外调制激光器，该外调制激光器为上 述实施例提供的外调制激光器。

最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其 限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说 明， 本领域的普通技术 人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案 进行修改， 或 者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技 术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的 精神和范围。