CN102820931A

CN102820931A - 双模光网络单元光模块

Info

Publication number: CN102820931A
Application number: CN2012102821831A
Authority: CN
Inventors: 郑龙; 张华�
Original assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明公开了一种双模光网络单元光模块，所述光模块包括：激光二极管LD及其驱动电路，以及雪崩光电二极管APD、跨阻放大器TIA和限幅放大电路；其中，所述限幅放大电路中具有自适应滤波器，用于自动匹配接收TIA输出的不同速率的差分电信号。由于采用具有自适应滤波器的限幅放大电路，可以自适应地接收、处理、放大1.25G速率的或者2.5G速率的信号，从而既可以应用到GPON网络中接收2.5G速率的信号，又可以应用到EPON网络中接收1.25G速率的信号。

Description

双模光网络单元光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术，尤其涉及一种双模光网络单元光模块。

背景技术

目前的国内市场以及国际市场，高带宽、高速率和多种业务融合的光纤通信方向已经开始应用；在众多的解决方案中，光纤到户(FTTH)的出现便被认为是宽带接入的终极解决方案。国内市场已经大面积应用。

而在FTTH众多方案中，其中PON（无源光网络）又备受关注，成为了目前主流的光接入方式。PON技术在几年内经历了APON、BPON到目前的EPON、GPON。

其中EPON（以太网无源光网络，Ethernet Passive Optical Network）为目前成熟的光无源接入网技术，而GPON（Gigabit-capable PON，吉比特级数的无源光网络）是最新标准化和产品化的技术。GPON由于能够提供更高的速率、较高的接入性能和网络效率、较强的灵活性和可伸缩性等优势更能满足客户需求。从长远来看，GPON系统将成为主流，替代EPON系统。但在过渡期或很长一段时间，将保持EPON和GPON同时存在的情况。

然而，在实际应用中，由于EPON和GPON网络的特性不一样，因此，应用于EPON和GPON网络中的ONU（Optical Net Unit，光网络单元）光模块也不相同，需要采用的材料、元件也不相同；厂家不得不针对EPON和GPON网络，分别生产、管理相应的ONU光模块；如此，不便于生产厂家对物料的管理，并导致管理、生产、维护成本都较高。

发明内容

本发明的实施例提供了一种双模光网络单元光模块，既可应用于GPON网络，又可应用于EPON网络，从而降低对ONU光模块的管理、生产、维护的成本。

根据本发明的一个方面，提供了一种双模光网络单元光模块，包括：激光二极管LD及其驱动电路，以及雪崩光电二极管APD、跨阻放大器TIA和限幅放大电路；

其中，所述APD探测到光信号后输出响应电流，所述TIA根据APD的输出，输出相应的差分电信号到所述限幅放大电路；所述限幅放大电路中具有自适应滤波器，用于自动匹配接收TIA输出的不同速率的差分电信号；

所述驱动电路根据接收的调整电信号为所述LD提供调制电流；所述驱动电路还根据输入的发射端使能控制信号Tx_Disable，将偏置电流通路切换到本驱动电路的偏置电流输出端口，或者切换到其它电路上；其中，所述驱动电路的偏置电流输出端口与所述LD相连，用以为所述LD提供偏置电流。

较佳地，所述驱动电路和限幅放大电路为封装于同一器件中的电路；以及

所述器件的型号具体为：PHY2078、或者MO2098、或者NT25L90。

所述LD以及所述APD、和TIA封装于双向光组件BOSA中。

所述LD具体为分布反馈型激光器；以及

所述LD的型号具体为：ML720AG11S、或者ML720AA47S、或者131D-02J-LCT11-07。

进一步，所述光模块还包括：

微程序控制器MCU，用以控制所述限幅放大电路和驱动电路的工作状态，或者调整限幅放大电路和驱动电路的参数；

所述MCU还与ONU系统设备相连，用以接收所述ONU系统设备发送的指令，并根据接收的指令进行操作，向所述ONU系统设备返回数据。

进一步，所述光模块还包括：与所述APD相连的APD升压器件；

所述APD升压器件中包括有APD升压电路，用以控制APD两端的电压。

较佳地，所述APD升压器件中还包括：镜像电流电路；

所述镜像电流电路与所述APD相连；

所述MCU与所述镜像电流电路相连，用以通过所述镜像电流电路监测所述APD输出的响应电流，进而计算出所述APD接收的激光的光功率。

较佳地，所述光模块采用金手指接口与ONU系统设备相连；以及

所述光模块中的PCB电路板中，发射信号的电路与接收信号的电路相隔离。

所述光模块应用于GPON网络中；以及所述TIA输出的差分电信号的速率为2.5G。

所述光模块应用于EPON网络中；以及所述TIA输出的差分电信号的速率为1.25G。

本发明实施例的双模ONU光模块中，由于采用具有自适应滤波器的限幅放大电路，可以自适应地接收、处理、放大1.25G速率的或者2.5G速率的信号，从而既可以应用到GPON网络中接收2.5G速率的信号，又可以应用到EPON网络中接收1.25G速率的信号。

而且，本发明实施例的双模ONU光模块中，由于驱动电路中具有偏置电流切换控制电路，可以根据输入的Tx_Disable信号进行偏置电流通路的切换，从而满足GPON网络中对激光发射的突发时间的要求（小于12.8ns），当然更能满足EPON网络中对激光发射的突发时间的要求（小于30ns）。

附图说明

图1、2、3为本发明实施例的双模ONU光模块的内部电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。

本发明的发明人进行分析，发现应用于GPON网络和EPON网络的ONU光模块在性能上的主要差别如下：

1、GPON网络中的ONU光模块可以接收、处理2.5G速率的信号；EPON网络的ONU光模块则用于接收、处理1.25G速率的信号。

2、EPON网络的ONU光模块的激光发射的突发时间较长；而GPON网络的ONU光模块的激光发射的突发时间要求较高，需小于12.8ns。

由此，本发明的发明人考虑到若ONU光模块可以满足既接收2.5G速率的信号，又接收1.25G速率的信号；并保证小于12.8ns突发时间的要求，则该ONU光模块就可以既应用于GPON网络，又应用于EPON网络。

基于上述分析，本发明实施例提供的既可应用于GPON网络，又可应用于EPON网络的双模ONU光模块，如图1所示，包括：BOSA（BidirectionalOptical Subassembly Assemble，单纤双向光电器件）器件101、驱动放大器件102、MCU（Microprogrammed Control Unit，微程序控制器）103。

BOSA器件101为一独立器件（芯片），可以进行激光发射和接收，完成分波/合波，以及激光的光电转换工作。

具体地，BOSA器件101中包括有LD（Laser Diode，激光二极管、或称激光发射光源、或称激光器），用以发射激光。为满足20至60千米的发射距离，因此在LD选用上，要选用DFB（Distributed Feedback，分布反馈型激光器）LD，要求波长范围1260～1360nm（1290～1330nm），-20dB谱宽最大不超过1nm；更优地，为了得到更好的灵敏度，则可以在DFB激光器后加上隔离器或者使用自身带有隔离反射光信号的激光器等。例如，可选用如下满足要求的LD的型号：ML720AG11S、或ML720AA47S、或131D-02J-LCT11-07。

BOSA器件101中还可包括APD（Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管）和TIA（Tranimpedance Amplifier，跨阻放大器）。APD探测到光信号后会输出相应的响应电流Ipd，TIA（Tranimpedance Amplifier，跨阻放大器）与APD相连，TIA根据APD的输出，从其电信号输出端输出相应的差分电信号。APD的探测灵敏度高于一般的光电二极管，因此，本发明实施例的双模ONU光模块选用APD。例如，可选用如下满足要求的APD的型号：PD831S20、或PD831AB20、或APD050A。

驱动放大器件102为一独立器件（芯片），其中包括有限幅放大电路，以及LD的驱动电路。

ROSA内的TIA电信号输出端通过驱动放大器件102的外接引脚与限幅放大电路的电信号输入端相连，限幅放大电路接收TIA输出的差分电信号，并对接收的差分电信号进行限幅放大输出；限幅放大后的电信号从限幅放大电路的电信号输出端通过驱动放大器件102的外接引脚输出到驱动放大器件102之外的电路，进而输出到与ONU光模块相连的ONU系统设备。

该限幅放大电路中具有自适应滤波器，自适应滤波器可以自动根据限幅放大电路的电信号输入端输入的电信号的速率进行参数调整，以便自动匹配接收TIA输出的不同速率的差分电信号；这样，若该双模ONU光模块应用于GPON网络中，TIA输出的差分电信号的速率为2.5G，自适应滤波器通过自适应调整参数，可以较好地接收、处理信号；若该双模ONU光模块应用于EPON网络中，TIA输出的差分电信号的速率为1.25G，自适应滤波器通过自适应调整参数，也可以较好地接收、处理信号。自适应滤波器在限幅放大电路中的具体电路为现有技术，本文中不再详述。

驱动放大器件102中的驱动电路的电信号输入端可以从驱动放大器件102之外的电路接收到电信号，即驱动电路的电信号输入端可以通过驱动放大器件102的外接引脚接收到与ONU光模块相连的ONU系统设备发送的电信号；驱动电路通过驱动放大器件102的外接引脚还与BOSA内的LD相连，驱动电路根据从其电信号输入端输入的电信号驱动LD发射激光。

进一步，为了能够满足GPON网络中对ONU光模块的激光发射的突发时间的要求，采用的驱动放大器件102，其中的驱动电路中还需包括偏置电流切换控制电路。

具体地，驱动电路有三个输入端口：TD+（正向发射端输入信号）输入端口、TD-（反向发射端输入信号）输入端口、发射端使能控制信号（Tx_Disable）输入端口。驱动电路还有偏置电流输出端口和调制电流输出端口。

相应地，驱动放大器件102也就具有TD+输入端口、TD-输入端口、发射端使能控制信号输入端口，并分别连到驱动电路的TD+输入端口、TD-输入端口、发射端使能控制信号输入端口。驱动放大器件102也具有偏置电流输出端口和调制电流输出端口，分别连到驱动电路的偏置电流输出端口和调制电流输出端口。

驱动放大器件102的偏置电流输出端口和调制电流输出端口与BOSA器件101中的LD相连，驱动电路用以通过驱动放大器件102的偏置电流输出端口和调制电流输出端口为LD分别提供偏置电流和调制电流。

其中TD+、TD-为PON系统中，与ONU光模块相连的ONU系统设备发送的差分输入电信号，通过102的TD+输入端口、TD-输入端口输入到驱动电路；

Tx_Disable为发射端使能控制信号，也即控制ONU光模块的开关信号；驱动放大器件102的发射端使能控制信号输入端口接收ONU系统设备发送的Tx_Disable信号，Tx_Disable信号通过驱动放大器件102的发射端使能控制信号输入端口输入到驱动电路。驱动电路根据从其发射端使能控制信号输入端口输入的Tx_Disable信号控制偏置电流切换控制电路对偏置电流通路进行切换。

例如，当输入的Tx_Disable信号表示为使能时，驱动电路控制偏置电流切换控制电路将偏置电流通路切换到驱动电路的偏置电流输出端口，从而偏置电流通过驱动放大器件102的偏置电流输出端口流入或流出LD，LD将进行正常的激光发射。当输入的Tx_Disable信号表示为禁止时，驱动电路控制偏置电流切换控制电路将偏置电流通路切换到其它电路上，从而将偏置电流通路与驱动电路的偏置电流输出端口断开，这样，驱动电路不再为LD提供偏置电流，LD将进行激光发射。

通过这种偏置电流通路切换的方法，可以在LD从停止发光状态向正常发光状态转变的时候，快速地为LD提供可以工作的偏置电流，而不必经过一个较长的偏置电流从无到有的建立过程，从而保证GPON网络对LD激光发射的突发时间的要求；进一步，偏置电流切换控制电路对偏置电流通路的切换时间也应满足小于12.8ns的要求。

此外，驱动电路还可具有保持LD发射的激光的光功率稳定的功能。

满足要求的驱动放大器件102具体可以采用如下型号的芯片：PHY2078、或者MO2098、或者NT25L90。

MCU103与驱动放大器件102相连，用以控制驱动放大器件102中的限幅放大电路和驱动电路的工作状态，或者调整限幅放大电路和驱动电路的参数，或者从限幅放大电路和驱动电路获取参数。例如，MCU103可以从驱动放大器件102获取驱动电路输出的偏置电流的大小。

MCU103还可以与ONU系统设备相连，用以接收ONU系统设备发送的指令，并根据接收的指令进行操作，向ONU系统设备返回数据。

进一步，本发明实施例的双模ONU光模块还可包括：APD升压器件104。

APD升压器件104中集成有APD升压电路，与APD相连用以控制APD两端的电压；由于APD升压电路为现有技术，此处不再赘述。

APD升压器件104中还可以集成镜像电流电路；镜像电流电路与APD相连，并且，MCU103也与镜像电流电路相连，MCU103可以通过镜像电流电路监测APD输出的响应电流，从而计算出APD接收的激光的光功率。APD升压器件104中的镜像电流电路可采用与光模块中常用的镜像电流电路，此处不再赘述。

当双模ONU光模块应用于GPON网络时，其接收的信号的速率达到2.5Gbps，其上行发射的信号速率为1.25Gbps；上行发射的信号容易传导至下行接收的信号部分，形成串扰（Crosstalk），影响接收信号的质量；因此，更优地，本发明实施例的双模ONU光模块采用金手指接口（即SFP接口）与ONU系统设备相连，可以比插针接口降低串扰；而且，双模ONU光模块的SFP接口在与ONU系统设备相连时，会插入到一个插槽（CAGE）中，具有较好的屏蔽效果。

进一步，本发明实施例的双模ONU光模块中的PCB（Printed circuit board，印刷电路板）电路板中，发射信号的电路与接收信号的电路相隔离，以进一步防止串扰；并且，发射信号的电路与接收信号的电路采用分开独立的电源供电；发射信号的电路的地和接收信号的电路的地也是分开的，在PCB电路板的内层单点连接。

如图2所示，上述的BOSA器件101也可使用分离的ROSA（ReceiverOptical Subassembly Assemble，光接收同轴封装组件）器件111和TOSA（Transmitter Optical Subassembly Assemble，光发射同轴封装组件）器件112代替。其中，ROSA器件111中封装了上述的APD和TIA；TOSA器件112封装了上述的LD。而集成度较高的BOSA器件101比较利于节约电路空间和光模块的成本。

如图3所示，上述的驱动放大器件102也可使用分离的驱动器件121和限幅放大器件122代替，并且，驱动器件121和限幅放大器件122分别满足上述驱动放大器件102中的驱动电路和限幅放大电路的功能和性能指标。而集成度较高的驱动放大器件102比较利于节约电路空间和光模块的成本。也就是说，上述的驱动电路和限幅放大电路可以封装于同一器件中，或者封装于不同器件中。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

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

1.一种双模光网络单元光模块，包括：激光二极管LD及其驱动电路，以及雪崩光电二极管APD、跨阻放大器TIA和限幅放大电路；

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述驱动电路和限幅放大电路为封装于同一器件中的电路；以及

所述器件的型号具体为：PHY2078、或者MO2098、或者NT25L90。

3.如权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述LD以及所述APD、和TIA封装于双向光组件BOSA中。

4.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述LD具体为分布反馈型激光器；以及

5.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，还包括：

6.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，还包括：与所述APD相连的APD升压器件；

7.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述APD升压器件中还包括：镜像电流电路；

所述镜像电流电路与所述APD相连；

8.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述光模块采用金手指接口与ONU系统设备相连；以及

9.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述光模块应用于GPON网络中；以及所述TIA输出的差分电信号的速率为2.5G。

10.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述光模块应用于EPON网络中；以及所述TIA输出的差分电信号的速率为1.25G。