CN101039161A - 电光转换模块、光电转换模块及方法 - Google Patents

电光转换模块、光电转换模块及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电光转换模块，包括有：电接口单元，用于接收多路待转换的电信号，并将其中每路待转换的电信号分发传送到对应的一个电光转换单元中；电光转换单元，用于将来自所述电接口单元的电信号转换为光信号；控制单元，用于对所述每个电光转换单元的输出光信号波长进行调节控制；合波单元，用于将来自所述每个电光转换单元的光信号波分复用为一路光波分复用信号。同时本发明还公开了相应的光电转换模块及方法，通过本发明提供的电光转换模块、光电转换模块及方法，在同一模块中实现了对多路电信号的电光转换或对多路光信号的光电转换，有效的提高了设备集成度，减小了设备体积，降低了设备功耗。

Description

电光转换模块、光电转换模块及方法
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体来说涉及一种电光转换模块、光电转换模块及方法。
背景技术
随着光纤通信技术的逐步成熟，波分复用(WDM，Wavelength DivisionMultiplexing)光传输系统已得到日益广泛的应用，通过波分复用技术，将多个不同波长的光信号合成在一路信号(波分复用)在光纤中传输，有效的提高了通信网络的传输带宽。
参考图1，是现有技术的一种波分复用光传输系统中发送端设备的组成示意图。在所述发送端设备中，包括了多块光口单板11，多个用于对各路电信号实现电光转换的电光转换模块12，以及用于将来自所述每个电光转换模块12的各个波长光信号波分复用为一路光信号的合波板13，所述每个光口单板11通过相应的光纤跳线将每路光信号传输连接到合波板13。
参考图2，是现有技术的一种波分复用光传输系统中接收端设备的组成示意图。在所述接收端设备中，包括了用于将待转换的光波分复用信号解复用为每个波长光信号的分波板21，多个光口单板22，以及多个用于将每路波长光信号转换为电信号的光电转换模块23，所述分波板通过相应的光纤跳线将每路光信号传输连接到各个光口单板22。
在上述现有技术波分复用系统中，对应每路待转换的电信号，在发送端设备中需要相应数量的光口单板以及光模块来实现对各路待转换电信号的电光转换；对应每路待转换的光信号，在接收端设备中同样需要相应数量的光口单板以及光模块来实现对各路待转换光信号的光电转换。一般情况下，在波分复用系统的发送端和接收端设备中需要实现较大数量路数的电信号转换或光信号转换，因此，在现有技术的波分复用系统发送端设备或者接收设备中都需要较大数量的光口单板以及光模块实现相应的电光转换或光电转换，从而使得发送端或者接收端设备体积较大，内部光纤跳线数据较多且连接复杂，不利于提高设备的集成度，不利于降低设备功耗，不利于简化操作维护。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电光转换模块、光电转换模块及方法，用于在同一电光转换模块或光电转换模块中实现多路电信号的电光转换或多路光信号的光电转换。
为了达到上述发明目的，本发明实施例提供了一种电光转换模块，包括电接口单元、与所述电接口单元耦合的多个电光转换单元、与所述多个电光转换单元耦合的合波单元、以及控制单元，其中：
电接口单元，用于接收多路待转换的电信号，并将其中每路待转换的电信号分发传送到对应的一个电光转换单元中；
电光转换单元，用于将来自所述电接口单元的电信号转换为光信号；
控制单元，用于对所述每个电光转换单元的输出光信号波长进行调节控制；
合波单元，用于将来自所述每个电光转换单元的光信号波分复用为一路光波分复用信号。
另外，本发明实施例子还提供了一种光电转换模块，包括分波单元、与所述分波单元耦合的多个光电转换单元、以及与所述多个光电转换单元耦合的电接口单元，其中：
分波单元，用于将所接收到的待转换的光波分复用信号解复用为多路待转换的波长光信号，并将其中每路待转换的波长光信号分发传送到对应的一个光电转换单元中；
光电转换单元，用于将来自所述分波单元的所述待转换的波长光信号转换为电信号；
电接口单元，用于来将自所述每个光电转换单元的电信号输出。
相应地，本发明实施例还提供了一种电光转换方法，包括步骤：
A、电接口单元接收多路待转换的电信号，并将其中每路待转换的电信号分发传送到对应的一个电光转换单元中；
B、电光转换单元将来自所述电接口单元的待转换的电信号转换为光信号；
C、合波单元将来自所述每个电光转换单元的光信号波分复用为一路光波分复用信号。
进一步地，本发明实施例提供了一种光电转换方法，包括步骤：
a、分波单元将所接收到的待转换的光波分复用信号解复用为多路待转换的波长光信号，并将其中每路待转换的波长光信号分发传送到对应的一个光电转换单元中；
b、光电转换单元将来自所述分波单元的的待转换的光信号转换为电信号；
c、电接口单元将来自每个光电转换单元的电信号输出。
本发明实施例的电光转换模块通过电接口单元接收各路待转换的电信号并将各路待转换的电信号分发传送到每个电光转换单元，通过电光转换单元将来自所述电接口单元的电信号转换为光信号，以及通过合波单元将来自所述每个电光转换单元的光信号波分复用为一路光波分复用信号。本发明实施例的光电转换模块通过分波单元将所接收到的待转换的光波分复用信号解复用为待转换的每个波长光信号，并将所述待转换的每个波长光信号分发传送到相应的光电转换单元，通过光电转换单元将来自所述分波单元的所述待转换的光信号转换为电信号，以及通过电接口单元将来自所述每个光电转换单元的电信号输出。通过本发明实施例提供的电光转换模块、光电转换模块及方法，在同一模块中实现了对多路电信号的电光转换或对多路光信号的光电转换，有效的提高了设备集成度，减小了设备体积，简化了内部光纤跳线复杂度，降低了设备功耗，提高了设备可靠性。
附图说明
图1是现有技术的一种波分复用系统中发送端设备的组成示意图；
图2是现有技术的一种波分复用系统中接收端设备的组成示意图；
图3是本发明实施例的一种电光转换模块组成示意图；
图4是本发明实施例的一种光电转换模块组成示意图；
图5是本发明实施例的一种电光转换方法的流程示意图；
图6是本发明实施例的一种光电转换方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例对本发明实施例进行进一步详细说明。
参考图3，是本发明实施例的一种电光转换模块组成示意图。如图所示，本发明实施例所述的电光转换模块主要包括电接口单元31、与所述电接口单元31耦合的多个电光转换单元32、与所述多个电光转换单元32耦合的合波单元33、波长检测单元34、控制单元35、色散补偿单元36、以及光接口37。下面对各单元功能及相互关系进行详细说明。
电接口单元31，主要用于接收多路待转换的电信号，并将其中每路待转换的电信号分发传送到对应的一个电光转换单元32中。
此处，所述待转换的电信号为待转换的业务数据电信号，所述电接口单元31实现了本发明实施例所述的电光转换模块与相应的物理宿板之间的电气连接，具体实施时，所述电气连接包括电源馈电、数字控制信号、模拟量信号、待转换的业务数据电信号等。由于本发明实施例所述的待转换的电信号也即待转换的业务数据电信号为RF高频信号，为了避免连接和传输中变形和窜扰等对信号质量的影响，本发明实施例所述的待转换业务数据电信号等RF高频信号在信号生成时一般需进行预加重处理，以实现在一定程度上根据各路光信号传输信道的传输增益(或衰耗)等特性预先对各路光信号进行补偿，具体实施时，所述预加重处理过程和现有技术类似，在此不以赘述。所述待转换业务数据电信号等RF高频信号在传输过程中是以差分微带线的形式传输的。在一个具体实施例中，所述电接口单元31的电插座接口传输信号分布结构如下表1所示：
                                   表1
  gnd   gnd   gnd   gnd
  gnd   S   S   gnd   gnd   S   S   gnd   gnd
  gnd   gnd   gnd   gnd
  gnd   gnd   gnd   gnd
  gnd   S   S   gnd   gnd   S   S   gnd
  gnd   gnd   gnd   gnd
在上述表中，S代表RF高频信号，gnd是参考地信号，白色空白为其他直流、低频或电源等信号。所述RF高频信号分布具有以下特点：两两相邻成差分对，差分对信号(RF高频信号)四周都是gnd信号，差分对之间相隔至少两根插针，相邻的差分对信号之间不形成相对关系。
电光转换单元32，用于将来自所述电接口单元31的电信号转换为光信号。
此处，所述电光转换单元32接收到的电信号为高频业务数据信号，由于信号通道不可能是理想的宽带响应函数，即信号通过的增益(或衰减)是随信号的频率变化而变化的，且由于所述高频业务数据信号一般都是包含有不同频率成分的，经过通道传输后，信号将会变形，在电光转换之前，需要对所述电信号进行均衡以及CDR(时钟数据恢复处理)，其具体实现过程与现有技术类似，故在此不再赘述。
合波单元33，用于将来自所述每个电光转换单元32的光信号波分复用为一路光波分复用信号。
波长检测单元34，用于检测来自所述合波单元33的所述光波分复用信号中每个波长光信号的波长信息，以使所述控制单元35根据检测到的每个波长光信号的波长信息生成对应每个电光转换单元的控制命令，进而使每个电光转换单元32根据控制命令对相应的输出光信号波长进行调节。
此处，具体实施时，所述波长检测控制单元34主要包括：
分光器341，用于将来自所述合波单元33的所述光波分复用信号分成第一路光波分复用信号和第二路光波分复用信号。
波长检测器342，用于检测来自所述分光器341的所述第二路光波分复用信号中每个波长光信号的波长信息。
控制单元35，用于对所述每个电光转换单元的输出光信号波长进行调节控制。
此处，在具体实施时，所述控制单元35一般包括一微处理器(MCU)，主要用于对所述每个电光转换单元的光信号输出波长、输出功率等参数进行控制。如在实现对每个电光转换单元的光信号输出波长进行控制时，所述控制单元35通过对所述波长检测单元34所检测到的每个波长光信号的波长信息进行采样放大以及模数AD转换为对应每个电光转换单元32输出波长信息的数字信号，所述微处理器(MCU)通过将所述每个电光转换单元32输出波长信息的数字信号与预先标定的数据进行比较并根据比较结果生成用于控制相应的电光转换单元32增加、不变或者减小其输出波长的控制命令。类似所述波长控制的还有每个电光转换单元32的输出光功率、消光比、交叉点等电光调制参数，其具体实现过程及功能均以现有技术相同或类似，故在此不再赘述。
色散补偿单元36，与所述分光器连接，用于将来自所述分光器341的所述第一路光波分复用信号进行色散补偿。
此处，所述色散补偿过程与现有技术相同或类似，在此不以赘述。
光接口37，用于将来自所述色散补偿单元36的光信号输出。
综合以上描述可知，本发明实施例所述的电光转换模块实现了在同一模块中对多路电信号的光电转换，并将光电转换后的每路光信号通过一合波单元进行波分复用后经同一光接口通过光纤输出，从而有效的提高了电光转换设备的集成度，减少了电光转换设备光纤跳线数量，降低电光转换设备功耗，减小了电光转换设备体积，提高了电光转换设备可靠性。
参考图4，是本发明实施例的一种光电转换模块组成示意图。如图所示本发明实施例所述的光电转换模块主要包括分波单元41、与所述分波单元耦合的多个光电转换单元42、偏置电压产生电路43、多个信号处理单元44、以及与所述多个信号处理单元耦合的电接口单元45。下面对各个单元功能及相互关系进行详细描述。
分波单元41，用于将所接收到的待转换的光波分复用信号解复用为多路待转换的波长光信号，并将其中每路待转换的波长光信号分发传送到对应的一个光电转换单元中。
光电转换单元42，用于将来自所述分波单元的所述待转换的光信号转换为电信号。
此处，所述光电转换单元将所述光信号转换后获得的电信号一般为光生电流形式的光信号。
偏置电压产生电路43，用于为所述每个光电转换单元提供偏置电压。
此处，所述偏置电压产生电路43统一为所述每个光电转换单元提供偏置电压，各个光电转换单元共用同一偏置电压产生电路能有效的减小本发明实施例所述的光电转换模块的复杂度，提高了模块集成度，减小了设备功耗，有利于提高电光转换模块的可靠性。
信号处理单元44，用于对来自所述光电转换单元42的所述电信号进行处理以获取业务数据电信号。
此处，由于来自所述光电转换单元42的所述电信号为相对比较微弱的光生电流形式的光信号，且该光生电流信号为模拟信号，不适合于在信道上传输，所述信号处理单元44的主要作用是将该光生电流形式的光信号进行放大、采样及时钟数据恢复，从而生成适合于信道传输的高频业务数据信号。具体实施时，所述信号处理单元44包括TIA(Transimpedance Amplifier，跨阻放大器)，限幅放大器(Limiting Amplifier)和CDR(Clock and data recover，时钟数据恢复)等。
电接口单元45，用于将来自每个信号处理单元44的业务数据电信号输出。
此处，所述电接口单元45实现的功能及结构与本发明实施例所描述的电光转换模块中所述电接口单元32是类似的。所述电接口单元45的电插座接口传输信号的结构分布与所述电接口单元32的插座接口传输信号的结构分布是相同或类似的，在此不予赘述。各个信号处理单元汇总输出到所述电接口单元45的插座接口以及所述电接口单元45的插座接口与相应的宿板之间的业务数据电信号等RF高频信号均是以差分微带线的形式传输的。
综合以上描述可知，本发明实施例所述的光电转换模块实现了在同一模块中将待转换的光波分复用信号解复用为多路波长光信号，并将其中每路波长光信号转换为电信号后经同一电插座接口通过差分微带线输出，从而有效的提高了光电转换设备的集成度，减少了光电转换设备光纤跳线数量，降低光电转换设备功耗，减小了光电转换设备体积，提高了光电转换设备可靠性。
另外，本发明实施例还提供了一种电光转换方法，下面通过实施例对其进行具体描述。
参考图5，是本发明实施例的一种电光转换方法的流程示意图。如图所示，该实施例实施过程如下：
步骤s501，电接口单元接收多路待转换的电信号，并将其中每路待转换的电信号分发传送到对应的一个电光转换单元中。
此处，所述待转换的电信号为待转换的业务数据电信号，所述电接口单元实现了本发明实施例所述的电光转换模块与相应的物理宿板之间的电气连接，具体实施时，所述电气连接包括电源馈电、数字控制信号、模拟量信号、待转换的业务数据电信号等。由于本发明实施例所述的待转换的电信号也即待转换的业务数据电信号信号为RF高频信号，为了避免连接和传输中变形和窜扰等对信号质量的影响，本发明实施例所述的待转换业务数据电信号等RF高频信号在信号生成时一般需进行预加重处理，以实现在一定程度上根据各路光信号传输信道的传输增益(或衰耗)等特性预先对各路光信号进行补偿，具体实施时，所述预加重处理过程和现有技术类似，在此不予赘述。所述待转换业务数据电信号等RF高频信号在传输过程中是以差分微带线的形式传输的。在一个具体实施例中，所述电接口单元的插座接口传输信号分布结构如下表2所示：
                                    表2
  gnd   gnd   gnd   gnd
  gnd   S   S   gnd   gnd   S   S   gnd   gnd
  gnd   gnd   gnd   gnd
  gnd   gnd   gnd   gnd
  gnd   S   S   gnd   gnd   S   S   gnd
  gnd   gnd   gnd   gnd
在上述表中，S代表RF高频信号，gnd是参考地信号，白色空白为其他直流、低频或电源等信号。所述RF高频信号分布具有以下特点：两两相邻成差分对，差分对信号(RF高频信号)四周都是gnd信号，差分对之间相隔至少两根插针，相邻的差分对信号之间不形成相对关系。
步骤s502，电光转换单元将来自所述电接口单元的待转换的电信号转换为光信号。
此处，所述电光转换单元接收到的电信号为高频业务数据信号，由于信号通道不可能是理想的宽带响应函数，即信号通过的增益(或衰减)是随信号的频率变化而变化的，且由于所述高频业务数据信号一般都是包含有不同频率成分的，经过通道传输后，信号将会变形，在电光转换之前，需要对所述电信号进行均衡以及CDR(时钟数据恢复处理)，其具体实现过程与现有技术类似，故在此不再赘述。
步骤s503，合波单元将来自所述每个电光转换单元的光信号波分复用为一路光波分复用信号。
步骤s504，将来自所述合波单元的所述光波分复用信号分成第一路光波分复用信号和第二路光波分复用信号。
步骤s505，对所述第一路光波分复用信号进行色散补偿并输出；检测所述第二路光波分复用信号中每个波长光信号的波长信息。
此处，所述色散补偿过程与现有技术类似，在此不以赘述。
步骤s506，根据所述检测到的每个波长光信号的波长信息生成对应每个电光转换单元的控制命令，以使所述每个电光转换单元根据所述控制命令对相应的输出光信号的波长进行调节。
相应地，本发明实施例还提供了一种光电转换方法，下面通过实施例对其进行具体描述。
参考图6，是本发明实施例的一种光电转换方法的流程示意图。如图所示，该实施例实施过程如下：
步骤s601，分波单元将所接收到的待转换的光波分复用信号解复用为多路待转换的波长光信号，并将其中每路待转换的波长光信号分发传送到对应的一个光电转换单元中。
步骤s602，光电转换单元将来自所述分波单元的待转换的光信号转换为电信号。
此处，所述光电转换单元将所述光信号转换后获得的电信号一般为光生电流形式的光信号；各个光电转换单元由同一偏置电压产生电路统一提供偏置电压。所述各个光电转换单元共用同一偏置电压产生电路能有效的减小本发明实施例所述的电光转换模块的复杂度，提高了模块集成度，减小了设备功耗，有利于提高光电转换模块的可靠性。
步骤s603，对所述电信号进行处理以获取业务数据电信号。
此处，由于来自所述光电转换单元的所述电信号为相对比较微弱的光生电流形式的光信号，且该光生电流信号为模拟信号，不适合于在信道上传输，所述步骤s603中对所述电信号进行处理为将所述光生电流形式的光信号进行放大、采样及时钟数据恢复，从而生成适合于信道传输的高频业务数据信号。
步骤s604，电接口单元输出所述业务数据电信号。
本发明实施例的电光转换模块通过电接口单元接收各路待转换的电信号并将各路待转换的电信号分发传送到每个电光转换单元，通过电光转换单元将来自所述电接口单元的电信号转换为光信号，以及通过合波单元将来自所述每个电光转换单元的光信号波分复用为一路光波分复用信号。本发明实施例的光电转换模块通过分波单元将所接收到的待转换的光波分复用信号解复用为待转换的每个波长光信号，并将所述待转换的每个波长光信号分发传送到相应的光电转换单元，通过光电转换单元将来自所述分波单元的所述待转换的光信号转换为电信号，以及通过电接口单元将来自所述每个光电转换单元的电信号输出。通过本发明实施例提供的电光转换模块、光电转换模块及方法，在同一模块中实现了对多路电信号的电光转换或对多路光信号的光电转换，有效的提高了设备集成度，减小了设备体积，简化了内部光纤跳线复杂度，降低了设备功耗，提高了设备可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1、一种电光转换模块，其特征在于，包括电接口单元、与所述电接口单元耦合的多个电光转换单元、与所述多个电光转换单元耦合的合波单元、以及控制单元，其中：
电接口单元，用于接收多路待转换的电信号，并将其中每路待转换的电信号分发传送到对应的一个电光转换单元中；
电光转换单元，用于将来自所述电接口单元的电信号转换为光信号；
控制单元，用于对所述每个电光转换单元的输出光信号波长进行调节控制；
合波单元，用于将来自所述每个电光转换单元的光信号波分复用为一路光波分复用信号。
2、如权利要求1所述的电光转换单元，其特征在于，还包括：
波长检测单元，用于检测来自所述合波单元的所述光波分复用信号中每个波长光信号的波长信息，以使所述控制单元根据检测到的每个波长光信号的波长信息生成对应每个电光转换单元的控制命令，进而使每个电光转换单元根据控制命令对相应的输出光信号波长进行调节。
3、如权利要求2所述的电光转换单元，其特征在于，所述波长检测单元包括：
分光器，用于将来自所述合波单元的所述光波分复用信号分成第一路光波分复用信号和第二路光波分复用信号；
波长检测器，用于检测来自所述分光器的所述第二路光波分复用信号中每个波长光信号的波长信息。
4、如权利要求3所述的电光转换模块，其特征在于，进一步包括：
色散补偿单元，与所述分光器连接，用于对来自所述分光器的所述第一路的光波分复用信号进行色散补偿并输出。
5、如权利要求1至4任一项所述的电光转换模块，其特征在于：
所述电接口单元包括一用于接收多路电信号的电插座接口，在所述插座接口中，所述待转换的各路电信号的接入插脚两两相邻组成差分对信号，与所述各组差分对信号四周相邻的插脚均为接地信号插脚，且所述各组差分对信号之间至少相隔两根插脚。
6、一种光电转换模块，其特征在于：包括分波单元、与所述分波单元耦合的多个光电转换单元、以及与所述多个光电转换单元耦合的电接口单元，其中：
分波单元，用于将所接收到的待转换的光波分复用信号解复用为多路待转换的波长光信号，并将其中每路待转换的波长光信号分发传送到对应的一个光电转换单元中；
光电转换单元，用于将来自所述分波单元的所述待转换的波长光信号转换为电信号；
电接口单元，用于将来自所述每个光电转换单元的电信号输出。
7、如权利要求6所述的光电转换模块，其特征在于，还包括：
偏置电压产生电路，用于为所述每个光电转换单元提供偏置电压。
8、如权利要求6或7所述的光电转换模块，其特征在于：
所述电接口单元包括一用于输出多路电信号的电插座接口，在所述插座接口中，所述待转换的各路电信号的接入插脚两两相邻组成差分对信号，与所述各组差分对信号四周相邻的插脚均为接地信号插脚，且所述各组差分对信号之间至少相隔两根插脚。
9、一种电光转换方法，其特征在于，包括步骤：
A、电接口单元接收多路待转换的电信号，并将其中每路待转换的电信号分发传送到对应的一个电光转换单元中；
B、电光转换单元将来自所述电接口单元的待转换的电信号转换为光信号；
C、合波单元将来自所述每个电光转换单元的光信号波分复用为一路光波分复用信号。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
D、检测来自所述合波单元的所述光波分复用信号中每个波长光信号的波长信息，并根据检测到的每个波长光信号的波长信息生成对应每个电光转换单元的控制命令，以使每个电光转换单元根据控制命令对相应的输出光信号波长进行调节。
11、一种光电转换方法，其特征在于，包括步骤：
a、分波单元将所接收到的待转换的光波分复用信号解复用为多路待转换的波长光信号，并将其中每路待转换的波长光信号分发传送到对应的一个光电转换单元中；
b、光电转换单元将来自所述分波单元的的待转换的光信号转换为电信号；
c、电接口单元将来自每个光电转换单元的电信号输出。
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