CN102868454A - 光通信装置及光通信方法 - Google Patents

Abstract

一种光通信装置，包括发射模组和接收模组，该发射模组包括第一激光光源，第二激光光源，第一光调制器，第二光调制器，光耦合器，半导体光放大器，四组光带通滤波器或一个第一解复用器，以及一个复用器。该接收模组包括一个第二解复用器以及四个光电转换单元。该第一、第二激光光源发出的激光因为发生四波混频而形成四束中心波长不同的激光。该四个光电转换单元分别接收该四束中心波长不同的激光并转换为电信号。本发明还提供一种光通信方法。

Description

光通信装置及光通信方法

技术领域

本发明涉及光通信装置及光通信方法。

背景技术

现有的光通信装置的光源数量和光电转换组件的数量相同，然，此种结构已经不能适应未来多核心处理器的超高数据传输需求，及计算机与其它电子装置间收发光信息所要求的体积更小、价格更具优势，且更易于使用的需求。

发明内容

有鉴于此，提供一种激光光源数量更少，体积更小的的光通信装置及相应的光通信方法实为必要。

一种光通信装置，包括一个发射模组和一个接收模组，该发射模组包括一个第一激光光源，一个第二激光光源，一个与该第一激光光源光学耦合的第一光调制器，一个与该第二激光光源光学耦合的第二光调制器，一个光耦合器，一个半导体光放大器，四组光带通滤波器或一个第一解复用器，一个复用器。该第一激光光源用于发出中心波长为λ1的第一激光束，该第二激光光源用于发出中心波长为λ2的第二激光束，λ2≠λ1。该第一光调制器用于调变该第一激光束，该第二光调制器用于调变该第二激光束。该光耦合器用于耦合该第一、第二激光束。该半导体光放大器与该光耦合器相连，用于使耦合后的该一、第二激光束经过该半导体光放大器后发生四波混频效应。该四组光带通滤波器或该第一解复用器与该半导体光放大器相连，用于对发生四波混频效应的激光束滤波或分离以产生四束中心波长不同的激光。该复用器与该四组光带通滤波器相连，用于接收该四束激光并向该接收模组发出一束激光束。该接收模组包括一个第二解复用器以及四个光电转换单元。该第二解复用器用于接收来自该发射模组的激光并将该激光分为该四束中心波长不同的激光。该四个光电转换单元分别接收该四束中心波长不同的激光并转换为电信号。

一种实现光通信的方法，其包括以下步骤：提供一个第一激光光源，使其发出中心波长为λ1的第一激光束；提供一个第二激光光源，使其发出中心波长为λ2的第二激光束，λ2≠λ1；提供一个第一光调制器与该第一激光光源光学耦合，以调变该第一激光束；提供一个第二光调制器与该第一激光光源光学耦合，以调变该第二激光束；提供一个光耦合器以耦合调变后的第一、第二激光束；提供一个半导体光放大器与该光耦合器相连，并使耦合后的第一、第二激光束经过该半导体光放大器后发生四波混频效应；提供四组光带通滤波器或一个第一解复用器以对发生四波混频效应的激光束滤波或分离以产生四束中心波长不同的激光；以及提供一个复用器与该四组光带通滤波器或该第一解复用器相连，用于接收该四束激光并向该接收模组发出一束激光束；提供一个第二解复用器以接收来自该发射模组的激光并将该激光分为该四束中心波长不同的激光；以及提供四个光电转换单元，分别接收该四束中心波长不同的激光并转换为电信号。

相对于现有技术，本发明提供的光通信装置通过四波混频技术利用两颗激光光源，便可以获得四组激光，大幅降低成本与缩小体积，提升效率，且易于利用，对于模组化更具优势，同时于制程上并无较繁复的工序，可提供未来高数据与高频宽积体光通信模组的传输。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光通信装置的示意图。

主要元件符号说明

光通信装置	100
		发射模组	10
第一激光光源	11
		第二激光光源	12
第一光调制器	21
		第二光调制器	22
光耦合器	30
		半导体光放大器	40
光带通滤波器	50
		复用器	60
光纤	31，41，61
		解复用器	70
光电转换单元	81，82，83，84
		接收模组	90

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本发明提供的光通信装置100包括一个发射模组10和一个接收模组90。

该发射模组10包括一个第一激光光源11和一个第二激光光源12，该第一激光光源11用于发出中心波长为λ1的第一激光束，该第二激光光源12用于发出中心波长为λ2的第二激光束，而且，λ2≠λ1。该发射模组10还包括第一光调制器21，第二光调制器22，一个光耦合器30，一个半导体光放大器40(Semiconductor Optical amplifier, SOA)，四组光带通滤波器50(Optical Band-Pass Filter，OBPF)或一个解复用器(de-multiplexer)，以及一个复用器60(multiplexer)等。该发射模组10先将待传输的电信号转换成光信号，可以采用直接调变光源(例如调变该第一激光光源11和该第二激光光源12的偏置电流)或通过外调制器的方法来实现这一转换。

本实施例中，该第一激光光源11和该第二激光光源12均为激光二极管(laser diode，LD)。

该第一光调制器21与该第一激光光源11光学耦合，例如通过光纤接收该第一激光束，接收后根据待传输的电信号对该第一激光束的振幅、频率、位相或偏振态等参数进行调变。类似地，该第二光调制器22接收并调变该第二激光束。该第一光调制器21和第二光调制器22可以为马赫－曾特尔调制器（Mach-Zehnder Modulator，MZM）或电吸收调制器（Electro-Absorption Modulator，EAM）。

该第一光调制器21和第二光调制器22用于加载电信号进行光调变，提升频率响应与激频宽(Enhance laser bandwidth)、降低啁啾效应（Reduce chirp for direct current digital modulation）、增加产品的使用频宽（Increase of the bandwidth-distance product），且利于调整光增益，从而可以使光束进入半导体光放大器40后发生四波混频效应(Four-Wave Mixing effect)。

该光耦合器30用于耦合该第一、第二激光束，使得该第一激光束和该第二激光束进入同一根光纤31中。

该光纤31与该半导体光放大器40相连，耦合后的该第一、第二激光束经过该半导体光放大器40时，发生四波混频效应，即两个输入信号波产生四个输出信号波。输入功率越高，非线性效应越大，半导体光放大器40在此处起到了提升光功率的效果，并且当光纤31中的光进入该半导体光放大器40的主动区(Active Region)(图未示)时，主动区的载流子密度将受到这两束激光的干涉项的调制，被调制的载流子密度反过来又会产生附加信号，从而新增两路信号光波。假设同一根光纤中有两个同方向行进的不同频率光波，其中一个光波（中心波长为λ1）的频率为f1，另一个光波（中心波长为λ2）频率为f2，则藉由四波混频效应会产生出频率分别为2f1－f2与2f2－f1的光功率(optical power)较高的光波。

自该半导体光放大器40出射的四束激光通过一根光纤41进入四组光带通滤波器50。该四组光带通滤波器50并联。由于各个波长周围存在噪声(光功率相对上述四束光波的光功率低的波长)，因此利用该四组光带通滤波器50对光纤41中的激光束进行滤波，将噪声滤掉。效果为中心波长为λ1，λ2，λ3，λ4(中心频率对应为f1，f2，2f1－f2，2f2－f1)的激光束分别进入一根光纤。

在其它实施例中，可以用一个解复用器来代替该四组光带通过滤波器50将光纤41中的光波分离成四束光功率校高的光波。

该四束激光分别进入该复用器60后被该复用器60整合为一束激光，然后通过一根光纤61向该接收模组90传输。

该接收模组90包括一个解复用器70和四个光电转换单元81，82，83，84。由于在光发射模组10端，该四束激光被整合在一根光纤61中传输，因此需要通过该解复用器70分离光纤61中的光束得到四束中心波长不同的激光，并且每束激光对应一根光纤传输，每根光纤的末端设有一个光电转换单元以接收一束激光并转换成电信号。

该四个光电转换单元（Photo Detector）可以是PIN光电二极管或雪崩光电二极管(APD)等。

本发明提供的光通信装置通过四波混频技术仅利用两个光源便可以获得四组激光进入四个光电转换组件，无须采用四个光源，大幅降低成本与缩小体积，提升效率，且易于利用，对于模组化更具优势，同时于制程上并无较繁复的工序，可提供未来高数据与高频宽积体光通信模组的传输。

另外，该光通信装置100还可以装置成独立的扩充卡，插入扩充卡槽，或直接模组化装置于计算机的主机板或笔记型计算机/平板计算机/数字相机/DV数字摄影机/电玩游戏器里的电路板里，在发射模组10和接收模组90之间设有光循环器(optical circulator)，在光循环器上设有一光纤孔位，使用者仅需利用光纤，例如塑料光纤(Plastic Optical Fiber)，标准单模光纤(POF/Standard Single Mode Fiber /Multimode Fiber)，多模光纤等常见的光纤，便可进行高速高容量传输。例如由计算机直接将电信号传送给发射模组10，当使用者将光纤插入光纤孔位，便可进行传输，反之当光信号从光纤进入接收模组90，便将解调后之电信号，送至计算机。

可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种光通信装置，包括一个发射模组和一个接收模组，其特征在于：该发射模组包括：

一个第一激光光源，用于发出中心波长为λ1的第一激光束；

一个第二激光光源，用于发出中心波长为λ2的第二激光束，λ2≠λ1；

一个第一光调制器，与该第一激光光源光学耦合，用于调变该第一激光束；

一个第二光调制器，与该第二激光光源光学耦合，用于调变该第二激光束；

一个光耦合器，用于耦合该第一、第二激光束；

一个半导体光放大器，与该光耦合器相连，用于使耦合后的该一、第二激光束经过该半导体光放大器后发生四波混频效应；

四组光带通滤波器或一个第一解复用器，与该半导体光放大器相连，用于对发生四波混频效应的激光束滤波或分离以得到四束中心波长不同的激光；以及

一个复用器，与该四组光带通滤波器或该第一解复用器相连，用于接收该四束激光并使该四束激光在同一根光纤种传输；

该接收模组包括：

一个第二解复用器，用于将来自该发射模组的激光分离为该四束中心波长不同的激光；以及

四个光电转换单元，分别接收该四束中心波长不同的激光并转换为电信号。

2.如权利要求1所述的光通信装置，其特征在于：该第一、第二光调制器均为马赫－曾特尔调制器。

3.如权利要求1所述的光通信装置，其特征在于：该第一、第二光调制器均为电吸收调制器。

4.如权利要求1所述的光通信装置，其特征在于：该四组光带通滤波器并联。

5.一种光通信方法，其包括以下步骤：

提供一个第一激光光源，使其发出中心波长为λ1的第一激光束；

提供一个第二激光光源，使其发出中心波长为λ2的第二激光束，λ2≠λ1；

提供一个第一光调制器与该第一激光光源光学耦合，以调变该第一激光束；

提供一个第二光调制器与该第一激光光源光学耦合，以调变该第二激光束；

提供一个光耦合器以耦合调变后的第一、第二激光束；

提供一个半导体光放大器，该半导体光放大器与该光耦合器相连，并使耦合后的第一、第二激光束经过该半导体光放大器后发生四波混频效应；

提供四组光带通滤波器或一个第一解复用器以对发生四波混频效应的激光束滤波或分离以得到四束中心波长不同的激光；以及

提供一个复用器与该四组光带通滤波器或该第一解复用器相连，用于接收该四束激光并向该接收模组发出一束激光束；

提供一个第二解复用器以将来自该发射模组的激光分离为该四束中心波长不同的激光；以及

提供四个光电转换单元，分别接收该四束中心波长不同的激光并转换为电信号。

6.如权利要求5所述的光通信方法，其特征在于：该第一、第二光调制器均为马赫－曾特尔调制器。

7.如权利要求5所述的光通信方法，其特征在于：该第一、第二光调制器均为电吸收调制器。

8.如权利要求5所述的光通信方法，其特征在于：该四组光带通滤波器并联。