CN101527602A - 收发一体光模块及塑料光纤通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种基于塑料光纤的收发一体光模块及塑料光纤通信系统。收发一体光模块包括光接收机和光发射机，所述光发射机包括用于发射波长在可见光波段光信号的光发射组件，以及驱动所述光发射组件发光的光发射组件驱动器；所述光接收机包括将输入的波长在可见光波段光信号转换为电信号的光接收组件，以及将所述光接收组件输出的电信号进行限幅放大的限幅放大器。本发明采用工作波长在可见光波段的光发射组件以及探测面积大的光电探测器，使得收发一体光模块可以应用于塑料光纤通信。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种基于塑料光纤的收发一体光模块及塑料光纤通信系统。
背景技术
目前，光纤通信中的收发一体光模块均工作于非可见光波段(850nm、1310nm、1550nm等)，当线路发生故障时，维护很不方便；另一方面，现有光纤通信一般采用石英光纤，而石英光纤是由玻璃材料制成，很容易折断，有着施工难、维护难的缺点，因此，在光纤到户(Fiber To The Home，FTTH)或者短距通信中，施工很不方便。
塑料光纤(Polymer Optical Fiber，POF)，又称聚合物光纤，是一种新兴的光纤通信介质，其纤芯与包层都由塑料材料制成，与大芯径(50/125μm和62.5/125μm)的石英多模光纤相比，塑料光纤的芯径高达200-1000μm，在POF接续时可使用不带光纤定位套筒的塑料连接器，即使POF接续中的纤芯产生了±30μm偏差，也不会产生耦合损耗。POF具有韧性好、不容易折断、数值孔径大、容易耦合的特点，因此很好地解决了石英光纤施工难、维护难的问题。
然而，现有的石英光纤通信中的收发一体光模块均采用非可见光波段(850nm、1310nm、1550nm等)的光，在阶跃型PMMA光纤(SI-PMMA)中传输光衰减很大，因此波长为850nm、1310nm等非可见光波段的光不能用于SI-PMMA光纤传输网络；且现有技术中的收发一体光模块的光电探测器是采用砷镓铟PIN型光电探测器或砷化镓PIN型光电探测器，其有效的探测面积比较小，对于可见光的光谱响应度很低，基本无法接收可见光，现有的基于非可见光的收发一体光模块不能直接应用于塑料光纤通信中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种收发一体光模块，以解决现有的基于非可见光的收发一体光模块不能直接应用于塑料光纤通信的问题。
一种收发一体光模块，包括光接收机和光发射机，光发射机包括用于发射波长在可见光波段光信号的光发射组件，以及驱动光发射组件发光的光发射组件驱动器；光接收机包括将输入的波长在可见光波段光信号转换为电信号的光接收组件，以及将光接收组件输出的电信号进行限幅放大的限幅放大器。
其中，光接收组件包括光电探测器，以及将光电探测器输出的电流信号进行放大处理的跨阻放大器。
其中，光电探测器为硅光电二极管。
其中，光发射组件为共振腔发光二极管。
其中，光接收组件为采用带透镜TO-46封装形式的光接收组件；光发射组件为采用带透镜TO-46封装形式的光发射组件；其中，收发一体光模块为采用1X9塑料外壳封装形式的收发一体光模块。
其中，波长在可见光波段光信号具体为，波长650nm光信号或波长520nm光信号。
其中，光发射组件为RC-LED芯片，光发射组件驱动器为I7110-EG芯片，光接收组件为PIN-TIA芯片，限幅放大器为I7050-EG芯片；收发一体光模块进一步包括CONNECT9连接器、电阻R3、R4、R5、R6、R17、R19、R22、R25、R27、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C17、C18、C19、C21、C22、C23、C24、C25、电感L1、L3；接收电源VCCR与I7050-EG第6引脚VCCA、I7050-EG第14引脚VCCE连接；R17一端与PIN-TIA第1引脚VCC连接，另一端与VCCR连接；C19、C18一端与PIN-TIA第1引脚连接，另一端与接收地GNDR连接；C15、C14、C13、C12一端与VCCR连接，另一端与GNDR连接；C17、C10正极与VCCR连接，负极与GNDR连接；C25一端与VCCR连接，另一端与I7050-EG第7引脚CF连接；L3一端与VCCR连接，另一端与CONNECT9第5引脚VCC连接；C11一端与CONNECT9第5引脚连接，另一端与GNDR连接；C21、R19一端与PIN-TIA第3引脚DOUT连接，另一端与PIN-TIA第2引脚反相DOUT连接；PIN-TIA第4引脚GND与GNDR连接；C22一端与PIN-TIA第3引脚连接，另一端与I7050-EG第4引脚DIP连接；C23一端与PIN-TIA第2引脚连接，另一端与I7050-EG第5引脚DIN连接；C24一端与I7050-EG第2引脚CAZP连接，另一端与I7050-EG第1引脚CAZN连接；R22一端与I7050-EG第16引脚VSET连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第3引脚GNDA与GNDR连接；7050-EG第13引脚DOP与CONNECT9第2引脚RD连接；I7050-EG第12引脚DON与CONNECT9第3引脚反向RD连接；I7050-EG第10引脚ST与CONNECT9第4引脚SD连接；R27一端与I7050-EG第10引脚连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第9引脚STB与I7050-EG第8引脚JAM连接；R25一端与I7050-EG第8引脚连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第11引脚GNDE与GNDR连接；CONNECT9第1引脚VEE与GNDR连接；发射电源VCCT与I7110-EG第8引脚VDDA、I7110-EG第9引脚VDDD、I7110-EG第10引脚VDDC连接；C6、C5、C4、C3、C2一端与RC-LED第2引脚A连接，另一端与发射地GNDT连接；L1一端与VCCT连接，另一端与CONNECT9第6引脚VCC连接；C1正极与CONNECT9第6引脚连接，负极与GNDT连接；RC-LED第3引脚PK与GNDT连接；RC-LED第1引脚K与I7110-EG第12引脚IOUT、I7110-EG第13引脚IOUT连接；C8一端与RC-LED第1引脚连接，另一端与R5连接；R5一端与C8连接，另一端与I7110-EG第11引脚PEAK连接；R6一端与VCCT连接，另一端与I7110-EG第14引脚IOUTB连接；I7110-EG第15引脚DISA与GNDT连接；I7110-EG第16引脚GNDA与GNDT连接；R4一端与GNDT连接，另一端与I7110-EG第7引脚RSET1连接；R3一端与I7110-EG第7引脚RSET1连接，另一端与I7110-EG第6引脚RSET2连接；C7一端与GNDT连接，另一端与I7110-EG第5引脚VREF连接；I7110-EG第4引脚DINN与CONNECT9第7引脚反相TD连接；I7110-EG第3引脚DINP与CONNECT9第8引脚TD连接；CONNECT9第9引脚VEE与GNDT连接。
其中，R3＝21kΩ、R4＝10kΩ、R5＝100Ω、R6＝22Ω、R17＝102磁珠、R19＝100Ω、R22＝2kΩ、R25＝2kΩ、R27＝2kΩ、C1＝10uF、C2＝100nF、C3＝1uF、C4＝100nF、C5＝100nF、C6＝100nF、C7＝100nF、C8＝10pF、C10＝10uF、C11＝1uF、C12＝100nF、C13＝100nF、C14＝100nF、C15＝100nF、C17＝10uF、C18＝1uF、C19＝100nF、C21＝39pF、C22＝100nF、C23＝100nF、C24＝100nF、C25＝100nF、L1＝102磁珠、L3＝102磁珠。
其中，还包括C26、C27、R28、R29；C26一端与I7050-EG第13引脚DOP连接，另一端与CONNECT9第2引脚RD连接；C27一端与I7050-EG第12引脚DON连接，另一端与CONNECT9第3引脚反相RD连接；R28一端与I7050-EG第13引脚DOP连接，另一端与GNDR连接；R29一端与I7050-EG第12引脚DON连接，另一端与GNDR连接；C26＝C27＝100nF，R3＝21kΩ、R4＝10kΩ、R5＝100Ω、R6＝22Ω、R17＝102磁珠、R19＝100Ω、R22＝2kΩ、R25＝2kΩ、R27＝2KΩ、C1＝10uF、C2＝100nF、C3＝1uF、C4＝100nF、C5＝100nF、C6＝100nF、C7＝100nF、C8＝10pF、C10＝10uF、C11＝1uF、C12＝100nF、C13＝100nF、C14＝100nF、C15＝100nF、C17＝10uF、C18＝1uF、C19＝100nF、C21＝39pF、C22＝100nF、C23＝100nF、C24＝100nF、C25＝100nF、C26＝100nF、C27＝100nF、L1＝102磁珠、L3＝102磁珠，如果VCCR＝3.3V，R28＝R29＝180Ω，如果VCCR＝5V，R28＝R29＝270Ω。
本发明的另一目的在于提供一种包含上述收发一体光模块的塑料光纤通信系统。
本发明采用工作波长在可见光波段的光发射组件以及探测面积大的光电探测器，使得收发一体光模块可以应用于塑料光纤通信。
附图说明
图1是本发明实施例一的收发一体光模块的原理结构图；
图2是本发明实施例二的收发一体光模块的光发射组件驱动器原理结构图；
图3是本发明实施例二的收发一体光模块的限幅放大器原理结构图；
图4是本发明实施例二的收发一体光模块的电路示意图。
具体实施方式
实施例一
请参考图1，以下结合附图对本实施例进行详细的描述。
本发明实施例采用工作波长在可见光波段的光发射组件22以及探测面积大的光电探测器122，使得收发一体光模块可以应用于塑料光纤通信。
图1示出了本发明实施例提供的收发一体光模块的结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下。
本发明实施例提供的收发一体光模块主要应用于塑料光纤通信，包括光接收机1和光发射机2，光发射机2将待发射的电信号转换为光信号用光纤传送出去，光接收机1将光纤远端传来的光信号还原为电信号送给信号处理芯片。
光发射机2包括光发射组件驱动器21和光发射组件(TransmitterOptical Subassembly，TOSA)22，光发射组件驱动器21将待发射的正发射极耦合逻辑(Positive Emitter Coupled Logic，PECL)电平信号进行放大处理后，驱动光发射组件22发光，光发射组件22的发射波长在可见光波段。
作为本发明实施例的一个具体例子，光发射组件22为共振腔发光二极管(Resonant Cavity Light Emitting Diodes，RC-LED)，其具有垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)特性，阈值电流很低，速度很快，可以达到1.25Gbps，而现有技术中普通LED难以达到这个速度。需要说明的是，除共振腔发光二极管外，本发明还可以使用其它可以发射波长在可见光波段的光发射组件22。
光接收机1包括限幅放大器(Limiting Amplifier，LA)11和光接收组件(Receiver Optical Subassembly，ROSA)12，光接收组件12将输入的光信号转换为电信号输出，限幅放大器11将从光接收组件12接收到的电信号进行限幅放大后输出。当限幅放大器11接收到的电压信号低于预先设定的阈值时，限幅放大器11的告警信号输出端输出告警信号，表示光纤中没有光信号传输。
在本发明实施例中，光接收组件12包括跨阻放大器(TransimpedanceAmplifiers，TIA)121和光电探测器122，跨阻放大器121将光电探测器122输出的电流信号转换为电压信号，然后进行放大、自动增益调节后输出给限幅放大器11。作为本发明实施例的一个具体例子，光电探测器122为硅光电二极管。硅光电二极管与TIA结合，可以将探测到的微弱的光信号转换为光电流并加以放大。可根据实际应用场合，选取相匹配的硅光电二极管与TIA。本发明实施例采用高速、大面积、低结电容的硅光电二极管，硅光电二极管对于可见光有较高的响应度，可以有效接收由POF发送的大光斑直径的光信号。需要说明的是，除硅光电二极管外，本发明还可以使用其它的光电探测器122。
在本发明实施例中，光接收组件12和光发射组件22均采用带透镜TO-46封装的形式。收发一体光模块采用国际标准的1X9塑料外壳封装的形式，接口通用。需要说明的是，本发明还可以使用其它的封装形式。
在本发明实施例中，电源通过电源滤波网络3向光接收机1和光发射机2供电，电源滤波网络3用于对干扰信号进行滤波处理。
在本发明实施例中，波长在可见光波段光信号具体为，波长650nm光信号或波长520nm光信号。需要说明的是，本发明还可以应用其它可见光波长的光信号。
本发明实施例提供的收发一体光模块的工作原理如下：光发射机2接收到PECL电平信号，经过光发射组件驱动器21缓冲放大后，驱动光发射组件22发光，光信号在塑料光纤中传输；当由塑料光纤传输的光信号入射到光接收机1时，光接收组件12中的光电探测器122将接收到的光信号转换为光电流信号后输出给跨阻放大器121，跨阻放大器121将上述微弱的光电流信号转换为电压信号，并放大调整后输出给限幅放大器11，限幅放大器11将跨阻放大器121输出的电压信号进行限幅放大后输出。为了避免电源对光发射组件驱动器21和限幅放大器1 1等元器件的噪声干扰，由电源滤波网络3对干扰信号进行滤波处理。
实施例二
请参考图2、3、4，以下结合附图对本实施例进行详细的描述。本实施例中，光发射组件为RC-LED芯片，光发射组件驱动器为I7110-EG芯片，光接收组件为PIN-TIA芯片，限幅放大器为I7050-EG芯片。PIN-TIA芯片包括硅光电二极管和跨阻放大器。RC-LED芯片包括共振腔发光二极管。
光发射组件驱动器的原理结构如图2所示，待发射的PECL电平信号经过输入缓冲、脉宽调整后输送给输出驱动模块，光输出驱动模块将接收到的电平信号缓冲放大后输出，调制光发射组件发光。其中调制电流设定电路可以设置调制电流的大小，从而改变光发射组件输出的光功率的大小；峰值箝位电路可以改善光发射波形的质量，例如由于阻抗不连续而产生的光波形下冲和上冲、以及波形的振铃，都可以通过调整光发射组件驱动器第11引脚所连接的RC网络而得到改善。
I7110-EG芯片各个引脚的定义如表一所示：
| PIN引脚 | 引脚名称 | 引脚功能 |
| - | NC | 空引脚 |
| 1 | PWAN | 反相脉冲宽度调整输入 |
| 2 | PWAP | 差分脉冲宽度调整输入 |
| 3 | DINP | 同相数据输入 |
| 4 | DINN | 反相数据输入 |
| 5 | VREF | 输入参考电压，连接VREF到DINN或单端电路 |
| 6 | RSET2 | 温度补偿调整输入脚 |
| 7 | RSET1 | 设定光发射组件的驱动电流 |
| 8 | VDDA | 模拟电源脚连接到电源VCC |
| - | NC | 空引脚 |
| - | NC | 空引脚 |
| 9 | VDDD | 数字电源脚，连接到电源VCC |
| 10 | VDDC | 连接到VCC，加快光发射组件的开关速度 |
| 11 | PEAK | 连接到预加重电路或峰化网络电路 |
| 12、13 | IOUT | 驱动电流输出 |
| 14 | IOUTB | 该引脚连接一电阻到电源VCC |
| 15 | DISA | 电流输出控制 |
| 16 | GNDA | 地 |
表一
限幅放大器的原理结构如图3所示，限幅放大器可以接收较宽的输入电压，并提供固定的正发射极耦合逻辑输出电压，具有可控制的边沿速度，功能上等同于数据量化器。限幅放大器内部集成了功率检测电路，互补PECL信号丢失(LOS)输出用于指示输入功率是否跌落到可编程门限值以下，可选择的静噪功能在LOS状态下使数据输出保持在静态电平，限幅放大器可采用+3.3V或+5.0V单电源供电，当采用+3.3V供电时，收发一体光模块的功耗最低；限幅放大器工作温度范围-40℃至+85℃，采用16引脚SO或16引脚ΩSOP封装。
I7050-EG芯片各个引脚的定义如表二所示：
| PIN引脚 | 引脚名称 | 引脚功能 |
| 1 | CAZN | 失调校准回路的电容连接。该引脚与CAZP之间连接一个电容，用来设置失调校准回路的时间常数。引脚CAZP与CAZN短接时禁止失调校准。 |
| 2 | CAZP | 失调校准回路的电容连接。该引脚与CAZN之间连接一个电容，用来设置失调校准回路的时间常数。引脚CAZN与CAZP短接时禁止失调校准。 |
| 3 | GNDA | 模拟电源地。必须与GNDE引脚处于相同电位。 |
| 4 | DIP | 数据输入正端。 |
| 5 | DIN | 数据输入负端。 |
| 6 | VCCA | +2.97V至+5.5V模拟电源电压。必须与VCCE引脚处于相同电位。 |
| 7 | CF | 连接信号检测滤波电容。在CF与VCCA之间接CF电容。 |
| 8 | JAM | 禁止输入端，兼容PECL或CMOS电平。JAM置为高电平时，数据输出保持在静态逻辑0。输出被禁止时，ST功能仍保持有效。与STB引脚连接时，启用自动静噪功能。 |
| 9 | STB | 信号丢失检测正向输出，PECL电平。在输入信号电平降到由TH输入设置的门限电压以下时，STB为高电平。信号电平高于门限电压时，STB为低电平。STB可以直接连接到JAM引脚，实现自动静噪功能。 |
| 10 | ST | 信号丢失检测反向输出，PECL电平。在输入信号电平降到由TH输入设置的门限电压以下时，ST为低电平。信号电平高于门限电压时，ST为高电平。 |
| 11 | GNDE | 数字电源地。必须与GNDA引脚处于相同电位。 |
| 12 | DON | 数据输出负端，PECL电平。JAM为高电平时将DOUT-强制为高电平。 |
| 13 | DOP | 数据输出正端，PECL电平。JAM为高电平时将DOUT+强制为低电平。 |
| 14 | VCCE | +2.97V至+5.5V数字电源电压。必须与VCCA引脚处于相同电位。 |
| 15 | N.C. | 浮空 |
| 16 | VSET | 信号丢失门限设置引脚。对地电阻(RTH)设置信号门限电平。该引脚不能开路。 |
表二
其中，限幅放大器第16引脚接电阻来设定门限电平，在光接收组件输出的电压信号幅度过低时，即认定没有光信号输入时，限幅放大器中的告警电路根据预先设定的门限电平进行判断，当电压低于门限电平时，无光告警信号由限幅放大器的告警信号输出端第10引脚输出，告警信号的格式可以为TTL电平或PECL电平。
以下结合图4的具体电路结构进行详细的描述。光发射组件为RC-LED芯片U4，光发射组件驱动器为I7110-EG芯片U1，光接收组件为PIN-TIA芯片U3，限幅放大器为I7050-EG芯片U2；收发一体光模块进一步包括CONNECT9连接器、电阻R3、R4、R5、R6、R17、R19、R22、R25、R27、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C17、C18、C19、C21、C22、C23、C24、C25、电感L1、L3。本实施例采用直流耦合方式。
接收电源VCCR与I7050-EG第6引脚VCCA、I7050-EG第14引脚VCCE连接；R17一端与PIN-TIA第1引脚VCC连接，另一端与VCCR连接；C19、C18一端与PIN-TIA第1引脚连接，另一端与接收地GNDR连接；C15、C14、C13、C12一端与VCCR连接，另一端与GNDR连接；C17、C10正极与VCCR连接，负极与GNDR连接；C25一端与VCCR连接，另一端与I7050-EG第7引脚CF连接；L3一端与VCCR连接，另一端与CONNECT9第5引脚VCC连接；C11一端与CONNECT9第5引脚连接，另一端与GNDR连接；C21、R19一端与PIN-TIA第3引脚DOUT连接，另一端与PIN-TIA第2引脚反相DOUT连接；PIN-TIA第4引脚GND与GNDR连接；C22一端与PIN-TIA第3引脚连接，另一端与I7050-EG第4引脚DIP连接；C23一端与PIN-TIA第2引脚连接，另一端与I7050-EG第5引脚DIN连接；C24一端与I7050-EG第2引脚CAZP连接，另一端与I7050-EG第1引脚CAZN连接；R22一端与I7050-EG第16引脚VSET连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第3引脚GNDA与GNDR连接；I7050-EG第3引脚GNDA与GNDR连接；7050-EG第13引脚DOP与CONNECT9第2引脚RD连接；I7050-EG第12引脚DON与CONNECT9第3引脚反向RD连接；I7050-EG第10引脚ST与CONNECT9第4引脚SD连接；R27一端与I7050-EG第10引脚连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第9引脚STB与I7050-EG第8引脚JAM连接；R25一端与I7050-EG第8引脚连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第11引脚GNDE与GNDR连接；CONNECT9第1引脚VEE与GNDR连接。
发射电源VCCT与I7110-EG第8引脚VDDA、I7110-EG第9引脚VDDD、I7110-EG第10引脚VDDC连接；C6、C5、C4、C3、C2一端与RC-LED第2引脚A连接，另一端与发射地GNDT连接；L1一端与VCCT连接，另一端与CONNECT9第6引脚VCC连接；C1正极与CONNECT9第6引脚连接，负极与GNDT连接；RC-LED第3引脚PK与GNDT连接；RC-LED第1引脚K与I7110-EG第12引脚IOUT、I7110-EG第13引脚IOUT连接；C8一端与RC-LED第1引脚连接，另一端与R5连接；R5一端与C8连接，另一端与I7110-EG第11引脚PEAK连接；R6一端与VCCT连接，另一端与I7110-EG第14引脚IOUTB连接；I7110-EG第15引脚DISA与GNDT连接；I7110-EG第16引脚GNDA与GNDT连接；R4一端与GNDT连接，另一端与I7110-EG第7引脚RSET1连接；R3一端与I7110-EG第7引脚RSET1连接，另一端与I7110-EG第6引脚RSET2连接；C7一端与GNDT连接，另一端与I7110-EG第5引脚VREF连接；I7110-EG第4引脚DINN与CONNECT9第7引脚反相TD连接；I7110-EG第3引脚DINP与CONNECT9第8引脚TD连接；CONNECT9第9引脚VEE与GNDT连接。
在本实施例中采用直流耦合方式，R3＝21kΩ、R4＝10kΩ、R5＝100Ω、R6＝22Ω、R17＝102磁珠、R19＝100Ω、R22＝2kΩ、R25＝2kΩ、R27＝2kΩ、C1＝10uF、C2＝100nF、C3＝1uF、C4＝100nF、C5＝100nF、C6＝100nF、C7＝100nF、C8＝10pF、C10＝10uF、C11＝1uF、C12＝100nF、C13＝100nF、C14＝100nF、C15＝100nF、C17＝10uF、C18＝1uF、C19＝100nF、C21＝39pF、C22＝100nF、C23＝100nF、C24＝100nF、C25＝100nF、L1＝102磁珠、L3＝102磁珠。
当由POF光纤传送过来的光信号入射到接收光学组件(ROSA)时，PIN-TIA U4中的硅光电二极管(Si PD)将接收的光信号转换为相应的光电流，光电流被送到U4中的TIA(跨阻抗放大器)，将微弱的光电流加以放大，TIA具有自动增益控制(AGC)电路，当大电流时自动减小放大增益，小电流时自动增大放大增益。被放大的光电流送到限幅放大电路U2第4引脚(数据输入正)和第5引脚(数据输入负)输入端，差分信号上所并接的由R19、C21组成的RC频率选择网络用来设定接收部分的最高工作频率范围，从而可以减少高频噪声对灵敏度的影响。差分信号经过U2多级限幅放大，再经缓冲级缓冲后由U2第12引脚(数据输入负)和第13引脚(信号输出正)输出。送到CONNECT9连接器的第2引脚RD和第3引脚反相RD，R28、R29为PECL电平匹配电阻。
L3、C10、C11、C12组成接收输入滤波电路，C13、C14为U2的电源退耦电容，可减少电源对U2的影响。C13尽量靠近U2第6引脚，C14尽量靠近U2第14引脚；C15、C17、R17、C18、C19组成LC电源滤波，进一步减少电源噪声，这对于ROSA是很有好处的，因为ROSA对噪声十分敏感，一方面如果电源中的噪声幅度超过一定水平，经TIA放大后，就会达到较高的幅度，从而影响接收部分的灵敏度。另一方面，在没有光信号输入时，如果电源滤波不好，噪声经TIA放大后达到LA(限幅放大器)的门限电平以上，LA就会误判为有光信号输入，U2将会有啁啾信号输出，从而告警信号也会不正常，导致后续系统电路不能正常工作。U2第10引脚下拉R27＝2KΩ电阻到地，第9引脚连到第8引脚实现无光信号时的静噪功能，第8引脚和第9引脚相连后下拉R25＝2KΩ到地。本实施例采用直流耦合方式，电阻R30＝NC(不焊)，电阻R28＝R29＝NC(不焊)，7050-EG第13引脚DOP与CONNECT9第2引脚RD之间可以通过0Ω电阻连接；I7050-EG第12引脚DON与CONNECT9第3引脚反向RD之间可以通过0Ω电阻连接。
光发射机电路部分，包括一个光发射组件RC-LED U3(TOSA)和光发射组件驱动器U1，U1输入信号为标准PECL(或LVPECL)电平信号。输入U1的待发射信号，经过缓冲、脉冲调整之后送到驱动电路放大，然后输送到TOSA的负极，调制LED发光。
C1、C2、C3、L1组成LC型π滤波，减小电源噪声对驱动电路的影响，C4、C5为U1的退耦电容，C4尽量靠近U1的第8引脚，C5尽量靠近U1的第9引脚和第10引脚，C6靠近光发射组件U3。U1第1引脚、第2引脚所接电阻R1、R2用来调整输入数据的脉冲宽度。电阻R3用来设置温度补偿电流，减小LED输出光功率对温度的依赖，电阻R4用来设置调制电流的大小。模块外部送来的待发送电信号送到驱动U1的第3引脚(数据输入正)、第4引脚(数据输入负)，经过缓冲、脉冲调整之后送到驱动电路放大，然后由U1第12引脚、第13引脚并行输出驱动电流到TOSA的LED负极，从而调制LED发光，利用光发射组件将待发射的电信号转换成可见光信号后发射出去。U1第11引脚所接的RC匹配网络可用来减小光信号的下冲和上冲，以及波形的振铃。
作为另一个实施例，可以采用交流耦合方式，收发一体光模块电路中还包括C26、C27、R28、R29；C26一端与I7050-EG第13引脚DOP连接，另一端与CONNECT9第2引脚RD连接；C27一端与I7050-EG第12引脚DON连接，另一端与CONNECT9第3引脚反相RD连接；R28一端与I7050-EG第13引脚DOP连接，另一端与GNDR连接；R29一端与I7050-EG第12引脚DON连接，另一端与GNDR连接；C26＝C27＝100nF，R3＝21kΩ、R4＝10kΩ、R5＝100Ω、R6＝22Ω、R17＝102磁珠、R19＝100Ω、R22＝2kΩ、R25＝2kΩ、R27＝2KΩ、C1＝10uF、C2＝100nF、C3＝1uF、C4＝100nF、C5＝100nF、C6＝100nF、C7＝100nF、C8＝10pF、C10＝10uF、C11＝1uF、C12＝100nF、C13＝100nF、C14＝100nF、C15＝100nF、C17＝10uF、C18＝1uF、C19＝100nF、C21＝39pF、C22＝100nF、C23＝100nF、C24＝100nF、C25＝100nF、C26＝100nF、C27＝100nF、L1＝102磁珠、L3＝102磁珠，如果VCCR＝3.3V，R28＝R29＝180Ω，如果VCCR＝5V，R28＝R29＝270Ω。
采用如图4所示的具体电路结构的收发一体光模块，具有高速率(可达到250Mbps)、高灵敏度(-28dBm@650nm 155Mbps 2^7-1 NRZ码)、低误码率的特点。
本技术方案采用可发送可见光的高速RC-LED，POF在此波长上有一个低损耗窗口，约12dB/100m，因此可以解决可见光信号在POF中传输的问题；本实用新型采用高速、大面积、低结电容的硅光电二极管(Si PD)，对于650nm波长的可见光有较高的响应度，可以有效接收由POF发送过来的大光斑直径的光信号，本实用新型数据输出采用高速差分PECL电平接口，可以直接用于光网卡、光电转换器、波长转换器、交换机、路由器等光通信设备。可采用+3.3V或+5V电压供电，采用+3.3V供电时产品功耗很低。本发明成本低廉，连接简单、性能可靠，且成本低廉，且采用国际通用的1X9接口标准，有利于产品的推广和应用。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1、一种收发一体光模块，包括光接收机和光发射机，其特征在于，所述光发射机包括用于发射波长在可见光波段光信号的光发射组件，以及驱动所述光发射组件发光的光发射组件驱动器；
所述光接收机包括将输入的波长在可见光波段光信号转换为电信号的光接收组件，以及将所述光接收组件输出的电信号进行限幅放大的限幅放大器。
2、如权利要求1所述的收发一体光模块，其特征在于，所述光接收组件包括光电探测器，以及将所述光电探测器输出的电流信号进行放大处理的跨阻放大器。
3、如权利要求2所述的收发一体光模块，其特征在于，所述光电探测器为硅光电二极管。
4、如权利要求1所述的收发一体光模块，其特征在于，所述光发射组件为共振腔发光二极管。
5、如权利要求1所述的收发一体光模块，其特征在于，所述光接收组件为采用带透镜TO-46封装形式的光接收组件；所述光发射组件为采用带透镜TO-46封装形式的光发射组件；所述收发一体光模块为采用1X9塑料外壳封装形式的收发一体光模块。
6、如权利要求1所述的收发一体光模块，其特征在于，所述波长在可见光波段光信号具体为，波长650nm光信号或波长520nm光信号。
7、如权利要求1所述的收发一体光模块，其特征在于，所述光发射组件为RC-LED芯片，所述光发射组件驱动器为I7110-EG芯片，所述光接收组件为PIN-TIA芯片，所述限幅放大器为I7050-EG芯片；所述收发一体光模块进一步包括CONNECT9连接器、电阻R3、R4、R5、R6、R17、R19、R22、R25、R27、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C17、C18、C19、C21、C22、C23、C24、C25、电感L1、L3；
接收电源VCCR与I7050-EG第6引脚VCCA、I7050-EG第14引脚VCCE连接；R17一端与PIN-TIA第1引脚VCC连接，另一端与VCCR连接；C19、C18一端与PIN-TIA第1引脚连接，另一端与接收地GNDR连接；C15、C14、C13、C12一端与VCCR连接，另一端与GNDR连接；C17、C10正极与VCCR连接，负极与GNDR连接；C25一端与VCCR连接，另一端与I7050-EG第7引脚CF连接；L3一端与VCCR连接，另一端与CONNECT9第5引脚VCC连接；C11一端与CONNECT9第5引脚连接，另一端与GNDR连接；C21、R19一端与PIN-TIA第3引脚DOUT连接，另一端与PIN-TIA第2引脚反相DOUT连接；PIN-TIA第4引脚GND与GNDR连接；C22一端与PIN-TIA第3引脚连接，另一端与I7050-EG第4引脚DIP连接；C23一端与PIN-TIA第2引脚连接，另一端与I7050-EG第5引脚DIN连接；C24一端与I7050-EG第2引脚CAZP连接，另一端与I7050-EG第1引脚CAZN连接；R22一端与I7050-EG第16引脚VSET连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第3引脚GNDA与GNDR连接；I7050-EG第3引脚GNDA与GNDR连接；7050-EG第13引脚DOP与CONNECT9第2引脚RD连接；I7050-EG第12引脚DON与CONNECT9第3引脚反向RD连接；I7050-EG第10引脚ST与CONNECT9第4引脚SD连接；R27一端与I7050-EG第10引脚连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第9引脚STB与I7050-EG第8引脚JAM连接；R25一端与I7050-EG第8引脚连接，另一端与GNDR连接；I7050-EG第11引脚GNDE与GNDR连接；CONNECT9第1引脚VEE与GNDR连接；
发射电源VCCT与I7110-EG第8引脚VDDA、I7110-EG第9引脚VDDD、I7110-EG第10引脚VDDC连接；C6、C5、C4、C3、C2一端与RC-LED第2引脚A连接，另一端与发射地GNDT连接；L1一端与VCCT连接，另一端与CONNECT9第6引脚VCC连接；C1正极与CONNECT9第6引脚连接，负极与GNDT连接；RC-LED第3引脚PK与GNDT连接；RC-LED第1引脚K与I7110-EG第12引脚IOUT、I7110-EG第13引脚IOUT连接；C8一端与RC-LED第1引脚连接，另一端与R5连接；R5一端与C8连接，另一端与I7110-EG第11引脚PEAK连接；R6一端与VCCT连接，另一端与I7110-EG第14引脚IOUTB连接；I7110-EG第15引脚DISA与GNDT连接；I7110-EG第16引脚GNDA与GNDT连接；R4一端与GNDT连接，另一端与I7110-EG第7引脚RSET1连接；R3一端与I7110-EG第7引脚RSET1连接，另一端与I7110-EG第6引脚RSET2连接；C7一端与GNDT连接，另一端与I7110-EG第5引脚VREF连接；I7110-EG第4引脚DINN与CONNECT9第7引脚反相TD连接；I7110-EG第3引脚DINP与CONNECT9第8引脚TD连接；CONNECT9第9引脚VEE与GNDT连接。
8、如权利要求7所述的收发一体光模块，其特征在于，所述R3＝21kΩ、R4＝10kΩ、R5＝100Ω、R6＝22Ω、R17＝102磁珠、R19＝100Ω、R22＝2kΩ、R25＝2kΩ、R27＝2kΩ、C1＝10uF、C2＝100nF、C3＝1uF、C4＝100nF、C5＝100nF、C6＝100nF、C7＝100nF、C8＝10pF、C10＝10uF、C11＝1uF、C12＝100nF、C13＝100nF、C14＝100nF、C15＝100nF、C17＝10uF、C18＝1uF、C19＝100nF、C21＝39pF、C22＝100nF、C23＝100nF、C24＝100nF、C25＝100nF、L1＝102磁珠、L3＝102磁珠。
9、如权利要求7所述的收发一体光模块，其特征在于，还包括C26、C27、R28、R29；C26一端与I7050-EG第13引脚DOP连接，另一端与CONNECT9第2引脚RD连接；C27一端与I7050-EG第12引脚DON连接，另一端与CONNECT9第3引脚反相RD连接；R28一端与I7050-EG第13引脚DOP连接，另一端与GNDR连接；R29一端与I7050-EG第12引脚DON连接，另一端与GNDR连接；C26＝C27＝100nF，R3＝21kΩ、R4＝10kΩ、R5＝100Ω、R6＝22Ω、R17＝102(磁珠)、R19＝100Ω、R22＝2kΩ、R25＝2kΩ、R27＝2KΩ、C1＝10uF、C2＝100nF、C3＝1uF、C4＝100nF、C5＝100nF、C6＝100nF、C7＝100nF、C8＝10pF、C10＝10uF、C11＝1uF、C12＝100nF、C13＝100nF、C14＝100nF、C15＝100nF、C17＝10uF、C18＝1uF、C19＝100nF、C21＝39pF、C22＝100nF、C23＝100nF、C24＝100nF、C25＝100nF、C26＝100nF、C27＝100nF、L1＝102磁珠、L3＝102磁珠，如果VCCR＝3.3V，R28＝R29＝180Ω，如果VCCR＝5V，R28＝R29＝270Ω。
10、一种包含权利要求1至9任意一项所述的收发一体光模块的塑料光纤通信系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Owner name: GUANGDONG YIPU INDUSTRIAL CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: DONGGUAN YIPU INDUSTRY CO., LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: The town of Humen New District 523920 Guangdong Chigang Nanshe Dongguan Lane No. 66-1 Guangdong Pu Industrial Co. Ltd. Patentee after: Dongguan IPT Industrial Co., Ltd. Address before: 523920, Guangdong, Dongguan Town, Port Road, Sheraton business building 806, Dongguan Humen Pu Industrial Co., Ltd. Patentee before: Dongguan IPT Industrial Co., Ltd. |