CN101110644A - 光探测器电源控制方法、控制模块、光接收装置 - Google Patents

光探测器电源控制方法、控制模块、光接收装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光探测器电源控制方法,该方法可提供第一控制信号、第二控制信号,并对该第一控制信号、第二控制信号进行逻辑运算得到总控制信号,当总控制信号指示切断光探测器电源时,则切断光探测器电源,当总控制信号指示接通光探测器电源时进行对应处理,从而避免在输入强光时烧毁光探测器。另外,本发明还公开了一种控制模块及光接收装置。采用本发明,可对光接收装置实现及时保护,且简单易行。

Description

光探测器电源控制方法、控制模块、光接收装置
技术领域
本发明涉及光通信领域,尤其涉及一种光探测器电源控制方法,以及控制模块和光接收装置。
背景技术
光接收装置是一种将光缆传送来的光信号转换成射频信号,并经放大处理之后分配给用户的设备。发射机发射的光信号,在光纤传输时,不仅幅度被衰减,而且脉冲的波形被展宽,光接收装置的作用是探测经过传输的微弱光信号,并将其放大、再生成原传输的信号。光接收装置中使用光探测器来实现光电转换。光探测器有两种类型:PIN光探测器和雪崩光电二极管(Avalanche PhotoDiode,APD)光探测器。
在网络应用中,为了检测光纤状态,通常会在光纤的一端用光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)注入一个瞬间强光,根据反射光的强度和反射光与入射光的时间差,来判断光纤是否有断点及断点的位置。由于OTDR输出的强光有两个特点,其一是光强度非常强,通常超过20dBm,远高于正常光探测器的过载光功率,其二是持续时间非常短,通常持续时间为10至100微秒。如果光纤状态正常,注入的强光就会被输入到对端的光探测器,瞬间强光可造成光探测器烧毁。
随着网络系统对带宽的需求越来越大,线路速率逐步从155Mbps、622Mbps提升到2.5Gbps、10Gbps。为了进一步提高传输距离,在2.5Gbps、10Gbps速率上大量使用具有高灵敏度的APD光探测器,而APD光探测器的过载门限比较低,更加容易由于输入光功率超过门限导致APD光探测器损坏。
作为光电检测器的APD,可通过提高反向偏置电压Vo到一定门限后,产生雪崩效应,使得光电流得到放大,放大的倍数称为倍增因子M,对于同一只APD,反向偏置电压Vo越高,倍增因子M越大(Vo<Vb,其中Vb为APD的反向击穿电压),APD的响应度为R,则对于APD输入光为Pi,APD上产生的光电流为Io=Pi×R×M。当光电流Io超过一定门限后,APD就会被击穿烧毁。即:APD光探测器具有比PIN探测器更高的灵敏度和更低的过载光功率。
发明人在实施本发明过程中发现:由于现有技术在OTDR测试的强光输入时,强光的光功率超过光探测器中过载门限,而使得光探测器被烧毁。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供一种光探测器电源控制方法及控制模块、光接收装置,能在没有正常光信号输入时,及时切断光接收装置中光探测器的电源,避免在输入强光时烧毁该光探测器。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提出了一种光探测器电源控制方法,包括:
引入用于当指示切断光探测器电源时输出第一电平电压、当指示接通所述光探测器电源时输出第二电平电压的第一控制信号;
引入用于当光探测器输入光信号低于预设阈值时输出所述第一电平电压、当光探测器输入光信号不低于预设阈值时输出所述第二电平电压的第二控制信号;
对所述第一控制信号和第二控制信号进行逻辑运算,得到总控制信号;
当所述总控制信号为所述第一电平电压时,切断所述光探测器电源,当所述总控制信号为所述第二电平电压时,接通所述光探测器电源。
相应的,本发明实施例还提供了一种控制模块,包括:
控制电路,用于当指示切断光探测器电源输出时第一电平电压、当指示接通所述光探测器电源时输出第二电平电压的控制信号;
检测节点,用于检测所述光探测器的输入光信号;
检测电路,用于当检测节点检测所得信号指示所述输入光信号低于预设阈值时,输出所述第一电平电压,否则输出所述第二电平电压;
耦合在所述控制电路和检测电路之间、用于对所述控制信号和检测电路输出信号进行逻辑运算的运算电路;
耦合在所述光探测器与所述运算电路输出端之间的电源开关电路,该电源开关电路在所述运算电路输出所述第一电平电压时,切断所述光探测器电源,在所述运算电路输出所述第二电平电压时,接通所述光探测器电源。
相应地,本发明实施例还提供了一种光接收装置,该光接收装置包括用于接收光信号的光探测器、控制模块,该控制模块包括:
控制电路,用于当指示切断所述光探测器电源时输出第一电平电压、当指示接通所述光探测器电源时输出第二电平电压的控制信号;
检测节点,用于检测所述光探测器的输入光信号;
检测电路,用于当检测节点检测所得信号指示所述输入光信号低于预设阈值时,输出所述第一电平电压,否则输出所述第二电平电压;
耦合在所述控制电路和检测电路之间、用于对所述控制信号和检测电路输出信号进行逻辑运算的运算电路;
耦合在所述光探测器与所述运算电路输出端之间的电源开关电路,该电源开关电路在所述运算电路输出所述第一电平电压时,切断所述光探测器电源,在所述运算电路输出所述第二电平电压时,接通所述光探测器电源。
本发明实施例通过为光接收装置提供一控制模块,该控制模块可在没有正常光信号输入时,及时切断光接收装置中光探测器的电源,避免在输入强光时烧毁该光探测器。
附图说明
图1是本发明的光探测器电源控制方法的第一实施例示意图;
图2是本发明的光探测器电源控制方法的第二实施例示意图;
图3是本发明的光探测器电源控制方法的第三实施例示意图;
图4是本发明的控制模块第一实施例的结构示意图;
图5是本发明的控制模块第二实施例的结构示意图;
图6是本发明的控制模块第三实施例的结构示意图;
图7是本发明实施例的光接收机的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种光探测器电源控制方法、一种控制模块及一种光接收装置,可实现在控制信号及检测信号协同作用下,及时切断光接收装置中光探测器电源,从而保证强光输入下,不会由于未及时关断光探测器电源而导致其烧毁。
图1是本发明的光探测器电源控制方法的第一实施例示意图,参照该图,该方法主要包括:
步骤s101,检测光接收装置中光探测器的输入光信号;
步骤s102,采用光信号丢失(Lost of Signal,LOS)告警电路输出第一控制信号,当步骤s101中检测到光探测器输入光信号丢失时,LOS告警电路输出高电平电压的第一控制信号,否则输出低电平电压的第一控制信号,其中高电平指示切断光接收装置中光探测器的电源,而低电平指示接通所述光探测器的电源;
步骤s103,引入用于输出高电平电压或低电平电压的第二控制信号,该第二控制信号可由远程操作控制系统产生,或为单板的强制控制信号;
步骤s104,对所述第一控制信号和第二控制信号进行与运算,形成总控制信号;
步骤s105,当所述总控制信号为高电平电压时,切断光探测器的电源,避免光探测器中光电二极管被击穿而烧毁,当所述总控制信号为低电平电压时,接通光探测器的电源,使得在该方法切断光探测器电源后能强制接通光探测器电源,从而恢复工作。
图2是本发明的光探测器电源控制方法的第二实施例示意图,参照该图,该方法包括:
步骤s201,检测光接收装置中光探测器的输入光信号;
步骤s202,采用检测电路输出第一控制信号,当步骤s201中检测到光探测器输入光信号光功率低于预先设定的一个光功率阈值时,检测电路输出低电平电压的第一控制信号,否则输出高电平电压的第一控制信号,其中低电平指示切断光接收装置中光探测器的电源,而高电平指示接通所述光探测器的电源;
步骤s203,引入用于输出低电平电压或高电平电压的第二控制信号,该第二控制信号可由远程操作控制系统产生,或为单板的强制控制信号;
步骤s204,对所述第一控制信号和第二控制信号进行或运算,形成总控制信号;
步骤s205,当所述总控制信号为低电平电压时,切断光探测器的电源,避免光探测器中光电二极管被击穿而烧毁,当所述总控制信号为高电平电压时,接通光探测器的电源,使得在该方法切断光探测器电源后能强制接通光探测器电源,从而恢复工作。
图3是本发明的光探测器电源控制方法的第三实施例示意图,参照该图,该方法主要包括:
步骤s301,检测光接收装置中光探测器的输入光信号;
步骤s302,采用光功率丢失告警电路输出第一控制信号,当步骤s301中检测到光探测器输入光信号光功率低于预先设定的一个光功率阈值时,光功率丢失告警电路输出高电平电压的第一控制信号,否则输出低电平电压的第一控制信号,其中高电平指示切断光接收装置中光探测器的电源,而低电平指示接通所述光探测器的电源;
步骤s303,引入用于在光功率丢失告警电路输出高电平电压的第一控制信号时,输出高电平电压或低电平电压的第二控制信号,该第二控制信号的低电平时间远小于高电平时间,或只产生瞬间低电平;
步骤s304,对所述第一控制信号和第二控制信号进行与运算,形成总控制信号;
步骤s305,当所述总控制信号为高电平电压时,切断光探测器的电源,避免光探测器中光电二极管被击穿而烧毁,当所述总控制信号为低电平电压时,接通光探测器的电源,使得在该方法切断光探测器电源后能强制接通光探测器电源,从而恢复工作。
下面结合光接收机,对本发明实施例的控制模块进行详细说明。
图4是本发明的控制模块第一实施例的结构示意图,参照该图,该结构主要包括如下单元:检测节点41、LOS告警电路42、控制电路43、与电路44、电源开关电路45,其中各单元连接关系及功能如下述:
检测节点41与LOS告警电路42相连,LOS告警电路42、控制电路43分别连接在与电路44的输入端,与电路44输出端与电源开关电路45相连;
检测节点41,用于检测光接收机中光探测器的输入光信号;
LOS告警电路42,用于在检测节点41检测到光探测器输入的光信号丢失时,输出高电平电压,否则输出低电平电压,其中高电平指示切断光探测器的电源,而低电平指示接通所述光探测器的电源;
控制电路43,用于输入常态为高电平电压、瞬态为低电平电压的控制信号,该控制信号为远程操作控制系统的操作信号,或为单板的强制控制信号,其中,常态高电平电压表示系统默认切断光探测器电源,瞬态低电平电压表示系统激活控制电路将光探测器电源接通;
与电路44,该与电路44输入端口输入上述LOS告警电路42的输出信号以及控制电路43的控制信号,输出端口则输出对上述LOS告警电路42输出信号、控制电路43控制信号相与运算所得的结果信号,所形成的信号以下表1形式存在:
控制信号为低电平电压 控制信号为高电平电压
LOS告警电路输出信号为低电平电压 A、与电路输出为低电平电压 B、与电路输出为低电平电压
LOS告警电路输出信号为高电平电压 C、与电路输出为低电平电压 D、与电路输出为高电平电压
表1
电源开关电路45,该电路受与电路44输出信号控制,当与电路44输出为低电平电压时,该电源开关电路44接通光探测器电源,当与电路44输出为高电平电压时,该电源开关电路44切断光探测器电源。
根据上表1提供的A、B、C、D四种情况,该技术有如下技术效果:
情况D、当光探测器无正常输入的光信号时,LOS告警电路42输出高电平电压,由于控制电路43常态输入为高电平电压,使得与电路44输出为高电平电压,最后触发电源开关电路45切断光探测器电源,这样,在输入强光前启动了保护电路,不会导致光探测器所属的光接收装置被烧毁。
图5是本发明的控制模块第二实施例的结构示意图,参照该图,该结构主要包括如下单元:检测节点51、检测电路52、控制电路53、或电路54、电源开关电路55,其中各单元连接关系及功能如下述:
检测节点51与检测电路52相连,检测电路52、控制电路53分别连接在或电路54的输入端,或电路54输出端与电源开关电路55相连;
检测节点51,用于检测光接收装置的光探测器的输入光信号;
检测电路52,用于在检测节点51检测到光探测器输入的光信号光功率低于预先设定的一个光功率阈值时,输出低电平电压,否则输出高电平电压,其中低电平指示切断光探测器的电源,而高电平指示接通所述光探测器的电源;
控制电路53,用于输入常态为低电平电压、瞬态为高电平电压的控制信号,该控制信号为远程操作控制系统的操作信号,或为单板的强制控制信号,其中,常态低电平电压表示系统默认切断光探测器电源,瞬态高电平电压表示系统激活控制电路将光探测器电源接通;
或电路54,该或电路54输入端口输入上述检测电路52的输出信号以及控制电路53的控制信号,输出端口则输出对上述检测电路52输出信号、控制电路53控制信号或运算所得的结果信号,所形成的信号以下表2形式存在:
控制信号为低电平电压 控制信号为高电平电压
检测电路输出信号为低电平电压 a、或电路输出为低电平电压 b、或电路输出为高电平电压
检测电路输出信号为高电平电压 c、或电路输出为高电平电压 d、或电路输出为高电平电压
表2
电源开关电路55,该电路受或电路54输出信号控制,当或电路54输出为高电平电压时,该电源开关电路54接通光探测器电源,当或电路54输出为低电平电压时,该电源开关电路54切断光探测器电源。
根据上表2提供的a、b、c、d四种情况,该技术有如下技术效果:
情况a、当光接收装置的光探测器无正常输入的光信号时,检测电路52输出低电平电压,由于控制电路53常态输入为低电平电压,使得或电路64输出为低电平电压,最后触发电源开关电路55切断光探测器电源,这样,在输入强光前启动了保护电路,不会导致光探测器所属光接收装置被烧毁。
图6是本发明的控制模块第三实施例的结构示意图,参照该图,该结构主要包括如下单元:检测节点61、光功率丢失告警电路62、定时电路63、与电路64、电源开关电路65,其中各单元连接关系及功能如下述:
检测节点61与光功率丢失告警电路62相连,光功率丢失告警电路62与定时电路63相连,光功率丢失告警电路62、定时电路63分别连接在与电路64的输入端,与电路64输出端与电源开关电路65相连;
检测节点61,用于检测光接收装置中的光探测器的输入光信息;
光功率丢失告警电路62,用于在检测节点61检测到光探测器输入的光信号光功率丢失时,输出高电平电压,否则输出低电平电压,其中高电平指示切断光探测器的电源,而低电平指示接通所述光探测器的电源;
定时电路63,用于在光功率丢失告警电路62输出高电平电压时,输出常态为高电平电压、瞬态为低电平电压的周期定时信号,该定时电路63产生的低电平时间远小于高电平,或只产生瞬间低电平,如该定时电路63每隔10秒钟产生0.01秒的瞬间低电平;
与电路64,该与电路64输入端口输入上述光功率丢失告警电路62的输出信号以及定时电路63的周期定时信号,输出端口则输出对上述光功率丢失告警电路62输出信号、定时电路63周期定时信号与运算所得的结果信号,所形成的信号以下表3形式存在:
周期定时信号为低电平电压 周期定时信号为高电平电压
光功率丢失告警电路输出信号为低电平电压 E、与电路输出为低电平电压 F、与电路输出为低电平电压
光功率丢失告警电路输出信号为高电平电压 G、与电路输出为低电平电压 H、与电路输出为高电平电压
表3
电源开关电路65,该电路受与电路64输出信号控制,当与电路64输出为低电平电压时,该电源开关电路64接通光探测器电源,当与电路64输出为高电平电压时,该电源开关电路64切断光探测器电源。
根据上表3提供的E、F、G、H四种情况,情况H有如同表1情况D一样的技术效果,此处不再赘述。
图7是本发明实施例的光接收机的结构示意图,参照该图,该光接收机作为一种光接收装置可包括如下单元:光探测器71、控制模块72,光探测器71与控制模块72相连,光探测器71用于接收光信号,而控制模块72则提供如图7中所示的检测节点721、检测电路722、控制电路723、运算电路724、电源开关电路725,控制模块72中各单元功能可分别如图2、图3、图4所述控制模块实施例中对应模块的功能,此处不再赘述。
值得说明的是,光探测器包括PIN光探测器和APD光探测器,而光探测器中可包括有APD模块、跨阻放大器模块,光探测器电源则相应地提供APD模块、跨阻放大器模块的工作电源;另外,可采用其他逻辑电路来实现相同的功能。
以上所述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,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种光探测器电源控制方法,其特征在于,包括:
引入用于当指示切断光探测器电源时输出第一电平电压、当指示接通所述光探测器电源时输出第二电平电压的第一控制信号;
引入用于当光探测器输入光信号低于预设阈值时输出所述第一电平电压、当光探测器输入光信号不低于预设阈值时输出所述第二电平电压的第二控制信号;
对所述第一控制信号和第二控制信号进行逻辑运算,得到总控制信号;
当所述总控制信号为所述第一电平电压时,切断所述光探测器电源,当所述总控制信号为所述第二电平电压时,接通所述光探测器电源。
2.如权利要求1所述的光探测器电源控制方法,其特征在于,所述第一控制信号为常态为所述第一电平电压、瞬态为所述第二电平电压的周期定时信号。
3.如权利要求1或2所述的光探测器电源控制方法,其特征在于,所述第一电平电压为高电平电压,所述第二电平电压为低电平电压,则对所述第一控制信号和第二控制信号进行逻辑运算为:
对所述第一控制信号和第二控制信号进行与运算。
4.一种控制模块,其特征在于,包括:
控制电路,用于当指示切断光探测器电源时输出第一电平电压、当指示接通所述光探测器电源时输出第二电平电压的控制信号;
检测节点,用于检测所述光探测器的输入光信号;
检测电路,用于当检测节点检测所得信号指示所述输入光信号低于预设阈值时,输出所述第一电平电压,否则输出所述第二电平电压;
耦合在所述控制电路和检测电路之间、用于对所述控制信号和检测电路输出信号进行逻辑运算的运算电路;
耦合在所述光探测器与所述运算电路输出端之间的电源开关电路,该电源开关电路在所述运算电路输出所述第一电平电压时,切断所述光探测器电源,在所述运算电路输出所述第二电平电压时,接通所述光探测器电源。
5.如权利要求4所述的控制模块,其特征在于,所述控制信号为常态为所述第一电平电压、瞬态为所述第二电平电压的周期定时信号,则所述控制电路为耦合在所述检测电路和运算电路之间、用于在所述检测电路输出所述第一电平电压时输入所述周期定时信号的定时电路。
6.如权利要求4或5所述的控制模块,其特征在于,所述第一电平电压为高电平电压,所述第二电平电压为低电平电压,则所述运算电路为用于对所述检测电路输出信号和控制信号进行与运算的与电路。
7.如权利要求6所述的控制模块,其特征在于,所述检测电路为光信号丢失告警电路或光功率丢失告警电路。
8.如权利要求6所述的控制模块,其特征在于,所述光探测器为PIN光探测器或者雪崩光电二极管光探测器。
9.一种光接收装置,其特征在于,该光接收装置包括用于接收光信号的光探测器、控制模块,该控制模块包括:
控制电路,用于当指示切断所述光探测器电源时输出第一电平电压、当指示接通所述光探测器电源时输出第二电平电压的控制信号;
检测节点,用于检测所述光探测器的输入光信号;
检测电路,用于当检测节点检测所得信号指示所述输入光信号低于预设阈值时,输出所述第一电平电压,否则输出所述第二电平电压;
耦合在所述控制电路和检测电路之间、用于对所述控制信号和检测电路输出信号进行逻辑运算的运算电路;
耦合在所述光探测器与所述运算电路输出端之间的电源开关电路,该电源开关电路在所述运算电路输出所述第一电平电压时,切断所述光探测器电源,在所述运算电路输出所述第二电平电压时,接通所述光探测器电源。
10.如权利要求9所述的光接收装置,其特征在于,所述控制信号为常态为所述第一电平电压、瞬态为所述第二电平电压的周期定时信号,则所述控制电路为耦合在所述检测电路和运算电路之间、用于在所述检测电路输出所述第一电平电压时输入所述周期定时信号的定时电路。
11.如权利要求9或10所述的光接收装置,其特征在于,所述第一电平电压为高电平电压,所述第二电平电压为低电平电压,则所述运算电路为用于对所述检测电路输出信号和控制信号进行与运算的与电路。
12.如权利要求11所述的光接收装置,其特征在于,所述检测电路为光信号丢失告警电路或光动率丢失告警电路。
13.如权利要求11所述的光接收装置,其特征在于,所述光探测器为PIN光探测器或雪崩光电二极管光探测器。
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