CN104320183B - 一种光功率监控电路、光模块和光网络 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种光功率监控电路、光模块和光网络，涉及光纤通信技术领域，用于替代波长锁定器实现对光电探测器接收的光信号进行识别。该光功率监控电路用于监控光电探测器接收的光信号的光功率；其中，光功率监控电路中的第一电源与电流监控单元的第一端连接，电流监控单元的第二端与光电探测器的光电转换管脚连接，电流监控单元的第三端分别与分压第一电阻单元的第一端、微控制器的第一模数转换引脚连接，第一电阻单元的第二端与地连接，微控制器用于采样第一电阻单元的电压，以及根据第一电阻单元的电压、预先设置的电压与光功率的对应关系，确定光电探测器接收的光信号的光功率。

Description

一种光功率监控电路、光模块和光网络

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光功率监控电路、光模块和光网络。

背景技术

随着通信技术的不断发展和人们对网络带宽的需求，波分复用无源光网络(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network，简称WDM PON)应运而生。如图1所示，WDM PON包括光线路终端(Optical Line Termination，简称OLT)、光分配网络(Optical Distribution Network，简称ODN)和多个光网络单元(Optical NetworkUnit，简称ONU，ONU₁-ONU_N)等；其中，ODN包括波分复用器(Arrayed Waveguide Grating，简称AWG)和线路光纤等。

在WDM PON技术中，由于各个ONU之间需要使用不同的波长以和OLT进行通信，而为了能够实现设备的大众化生产和设备的简易管理与维护，减低WDN PON系统的成本，可将每个ONU的激光器配置为可调的，即通常所说的光模块无色，以提高实用工程中的波长配置灵活性。但是，采用可调谐激光器输出的波长容易受到诸如温度变化等因素的影响，导致波长的偏移，所以，如何实现可调谐激光器的波长锁定或波长稳定是亟待解决的问题之一。

现有技术中通过在可调谐激光器中内置波长锁定器来实现波长的锁定或波长的稳定。如图2所示为内置波长锁定器用于控制可调谐激光器的激射波长的设备；该设备包括波分复用器/解复用器、单模光纤(SMF)、可调谐激光器、光耦合器、光电二极管、波长锁定器和波长控制器。具体的，单模光纤与波分复用器/解复用器连接，可调谐激光器用于向波分复用器/解复用器输出第一光；光耦合器设置在可调谐激光器和波分复用器/解复用器之间，并用于接收并输出第一光以及用于被输入和输出从SMF后向散射和反射的第一光的光分量；光电二极管连接至光耦合器，用于在接收到反射光分量后将该反射光分量转换为电信号，并输出转换的电信号；波长锁定器连接至光电二极管，用于在接收到转换的电信号后识别可调谐激光器的激射波长并输出识别信号；波长控制器连接至波长锁定器，用于在接收到识别信号后控制可调谐激光器的波长，从而实现可调谐激光器的波长锁定或波长稳定。但是，由于现有技术中仅仅通过对波长锁定器不断的改进和完善，对光电二极管接收的光信号进行监控和识别，而没有其他技术方案来替代波长识别器来对光电二极管接收的光信号进行监控和识别。

发明内容

本发明的实施例提供一种光功率监控电路、光模块和光网络，用于替代波长锁定器实现对光电探测器接收的光信号进行监控和识别。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种光功率监控电路，用于监控光电探测器接收的光信号的光功率，所述光电探测器用于将所述光信号转换为电流信号；所述光功率监控电路包括：第一电源、微控制器、电流监控单元、第一电阻单元；

所述第一电源与所述电流监控单元的第一端连接，用于向所述电流监控单元提供工作电压；所述电流监控单元的第二端与所述光电探测器的光电转换管脚连接，用于接收所述光电探测器转换的电流信号，所述电流监控单元的第三端分别与所述分压第一电阻单元的第一端、所述微控制器的第一模数转换引脚连接，所述第一电阻单元的第二端与地连接，所述微控制器用于采样所述第一电阻单元的电压，以及根据所述第一电阻单元的电压、预先设置的电压与光功率的对应关系，确定所述光电探测器接收的光信号的光功率。

一方面，本发明实施例提供了一种光模块，包括光电探测器、以及上述所述的光功率监控电路。

一方面，本发明实施例提供了一种光网络，包括上述所述的光模块。

本发明实施例提供的一种光功率监控电路、光模块和光网络，其中，该光功率监控电路用于监控光电探测器接收的光信号的光功率，光电探测器用于将光信号转换为电流信号；其中，光功率监控电路中的第一电源与电流监控单元的第一端连接，用于向电流监控单元提供工作电压；电流监控单元的第二端与光电探测器的光电转换管脚连接，以接收该光电探测器转换的电流信号，该电流信号经过电流监控单元后流经第一电阻单元，而第一电阻单元的一端与微控制器的第一模数转换引脚连接，微控制器通过监控第一电阻单元的电压，以及根据监控的第一电阻单元的电压、预先设置的电压和光功率的对应关系，确定光电探测器接收的光信号的光功率；而现有技术中，通过波长锁定器对光电探测器接收的光信号进行监控和识别，因此，与现有技术相比，本发明实施例提出一种光功率监控电路，用于替代现有技术中的波长锁定器以实现对光电探测器接收的光信号进行监控和识别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种无源光网络架构示意图；

图2为现有技术的一种内置波长锁定器用于控制可调谐激光器的激射波长的设备示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光功率监控电路示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种光功率监控电路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种具体的光功率监控电路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种采用光功率监控电路的无源光网络架构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种光功率监控电路，用于监控光电探测器1接收的光信号的光功率，光电探测器1用于将光信号转换为电流信号；如图3虚线框所示，该光功率监控电路包括：第一电源2、微控制器3、电流监控单元4、第一电阻单元5。

其中，第一电源2与电流监控单元4的第一端连接，用于向电流监控单元4提供工作电压；电流监控单元4的第二端与光电探测器1的光电转换管脚连接，用于接收光电探测器1转换的电流信号，电流监控单元4的第三端分别与分压第一电阻单元5的第一端、微控制器3的第一模数转换引脚连接，第一电阻单元5的第二端与地连接，微控制器3用于采样第一电阻单元5的电压，以及根据第一电阻单元5的电压、预先设置的电压与光功率的对应关系，确定光电探测器1接收的光信号的光功率。

这样，光电探测器1转换的电流信号通过电流监控单元4后经过第一电阻单元5，而第一电阻单元5的一端与微控制器3的第一模数转换引脚连接，微控制器3通过采样第一电阻单元5的电压，以及根据采样的第一电阻的电压、预先设置的电压和光功率的对应关系，确定光电探测器1接收的光信号的光功率。而现有技术中，通过波长锁定器对光电探测器1接收的光信号进行监控和识别，因此，与现有技术相比，本发明实施例提出一种光功率监控电路，用于替代现有技术中的波长锁定器以实现对光电探测器1接收的光信号进行监控和识别。

进一步的，当光电探测器1接收的光信号为可调谐激光器发射的光信号时，微控制器3根据确定的光电探测器1接收的光信号的光功率，控制可调谐激光器的波长，从而实现可调谐激光器的波长锁定或波长稳定。

如图4和图5所示，本发明实施例的光功率监控电路中的电流监控单元4包括镜像电流源40，该镜像电流源40包括：第一三极管TR1、第二三极管TR2、第二电阻单元401；其中，第一电源2通过第二电阻单元401分别与第一三极管TR1的发射极和第二三极管TR2的发射极连接，第一三极管TR1的集电极与光电探测器1连接，第一三极管TR1的基极与第二三极管TR2的基极连接；第二三极管TR2的集电极与第一电阻单元5的第一端连接。

需要说明的是，通过调整第二电阻单元401的阻值，可以对光电探测器1转换的电流信号进行放大处理，以便微控制器3更加精确的监控第一电阻单元5的电压。

如图4所示，所述光功率监控电路还包括：第三电阻单元6。其中，第三电阻单元6的第一端分别与所述第一电阻单元5的第二端、所述微控制器3的第二模数转换引脚连接，所述第三电阻单元6的第二端与地连接。

由于光电探测器1具有将光信号转换为电流信号的功能，且该电流随光信号的大小而变化；即当光信号较强时，光电探测器1转换成的电流较大，当光信号较弱时，光电探测器1转换成的电流较小。根据该原理，当光电探测器1接收的光信号较弱时，流过第一电阻单元5的电流较小，微控制器3通过第一模数转换引脚采样第一电阻单元5和第三电阻单元6的电压之和，进而根据采样的电压大小、以及预先设置的电压和光功率的对应关系，确定光电探测器1接收的光信号的光功率；当光电探测器1接收的光信号较强时，流过第一电阻单元5的电流较大，微控制器3通过第二模数转换引脚采样第三电阻单元6的电压，进而根据采样的电压大小、以及预先设置的电压和光功率的对应关系，确定光电探测器1接收的光信号的光功率。也就是说，当光电探测器1接收的光信号较弱时，微控制器3通过采样第一电阻单元5的电压作为监控，这样在光信号较弱时，不至于微控制器3采样的电压太小而导致监控不准；当微控制器3监控到第一电阻单元5的电压对应的光功率超过一定值时，微控制器3切换成采用第三电阻单元6采样通道来进行采样，如此可以根据入射光强度的不同选择采用不同的电压采样通道，以保证微控制器3能够对不同的光信号进行采样。

进一步的，如图4所示，所述光功率监控电路还包括：第四电阻单元7；第四电阻单元7的一端与第二三极管TR2的集电极的连接，第四电阻单元7的第二端与第一电阻单元5的第一端连接。其中，第四电阻单元7用于分压保护，使得能够在微控制器3的监控范围内，对第一电阻单元5和/或第三电阻单元6的电压进行采样。

进一步的，如图4所示，所述光功率监控电路还包括：第一电容单元8、第二电容单元9、第三电容单元10；第一电容单元8的第一端与第一电阻单元5的第一端连接，第一电容单元8的第二端与第一电阻单元5的第二端连接；第二电容单元9的第一端与第三电阻单元6的第一端连接，第二电容单元9的第二端与第三电阻单元6的第二端连接；第三电容单元10的第一端与光电探测器1连接，第三电容单元10的第二端与地连接。

其中，第一电容单元8和第二电容单元9用于对微控制器3采样得到的电压信号进行滤波处理，第三电容单元10用于对光电探测器1转换的电流信号进行滤波。

进一步的，如图4所示所述光功率监控电路还包括：二极管单元11、第二电源12；二极管单元的正极与第一电阻单元5的第一端连接，二极管单元的负极与第二电源连接。

优选的，第二电源的电压为3.3V，这样，第一电阻单元5的电压通过二极管单元连接到第二电源，可以将第一电阻单元5的电压牵制在3.3+0.7＝4V左右，以对微控制器3进行保护。

上述实施例通过采用镜像电流源接收光电探测器1转换的电流信号，也可以将镜像电流源替换成pin管，其它器件可与图4所示的器件相同，在此不再赘述。

针对图4所示的光功率监控电路，如图5所示，以第一电阻单元5包含一电阻R9，第二电阻单元401包含一电阻R5、第三电阻单元6包含一电阻R10、第四电阻单元7包含一电阻R4、第一电容单元8包含一电容C14、第二电容单元9包含一电容C15、第三电容单元10包含一电容C6为例进行说明。

其中，通过升压电路产生的高压HVIN信号通过电阻R1输入至镜像电流源的三极管TR2的集电极和三极管TR1的集电极；同时，从电阻R1的一端VOP输出至光电探测器1，提供光电探测器1正常工作所需的VOP电压。具体的，光电探测器1将转换的电流信号输入到光功率监控电路的镜像电流源，经过电阻R4、R9、R10转换成电压信号，微控制器3的数模转换引脚采样电阻R9或R10的电压，根据该电压以及预先设置的电压和光功率的对应关系，确定光电探测器1接收的光信号的光功率。

具体的，假设电阻R9的电压为RSSI1，电阻R10的电压为RSSI2。当输入至PIN光电探测器1的光信号较弱时，微控制器3通过采样RSSI1电压作为监控，因为RSSI1处的电压比RSSI2处的电压高，这样在光信号较弱时，不至于微控制器3采样的电压太小而导致监控不准；当微控制器3监控到RSSI1电压对应的光功率超过一定值时，微控制器3切换成采用RSSI2采样通道来进行采样，如此可以根据入射光强度的不同选择采用不同的电压采样通道，以保证微控制器3能够对不同的光信号进行监控。

本发明实施例提供了一种光模块，包括可调谐激光器、光电探测器1、以及上述所述的光功率监控电路。

将包含上述光功率监控电路的光模块应用到无源光网络的ONU中。参照图1所示的无源光网络的基本架构，如图6所示，本发明实施例在面向OLT的波分复用器的一侧设置部分反射镜(如图6中黑色部分所示)，该部分反射镜将ONU中可调谐激光器发出的光信号进行反射和透射，透射的光信号传输至OLT用于信号传输，反射的光信号沿可调谐激光器发射光信号的路径反向传输至ONU中的光电探测器1，光功率监控电路通过监控光电探测器1接收的光信号的光功率，控制可调谐激光器的发射波长，从而实现可调谐激光器的波长锁定或波长稳定。对于光功率监控电路如何确定光电探测器1接收的光信号的光功率，可以参考上述实施例中的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，以上各个电阻单元、电容单元可以为一个或多个器件的组合实现，即上述任一电阻单元可以包括至少一个电阻，当上述任一电阻单元中包含至少两个电阻时，所述电阻单元内的电阻可以并联的，也可以是串联的，且所述电阻的大小可以是固定的，也可以是变化的；上述电容单元可以包括至少一个电容，当上述电容单元中包含至少两个电容时，所述电容单元内的电容可以是并联的，也可以是串联的，且所述电容的大小可以是固定的，也可以是变化的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种光功率监控电路，其特征在于，用于监控光电探测器接收的光信号的光功率，所述光电探测器用于将所述光信号转换为电流信号；所述光功率监控电路包括：第一电源、微控制器、电流监控单元、第一电阻单元；

所述第一电源与所述电流监控单元的第一端连接，用于向所述电流监控单元提供工作电压；所述电流监控单元的第二端与所述光电探测器的光电转换管脚连接，用于接收所述光电探测器转换的电流信号，所述电流监控单元的第三端分别与所述分压第一电阻单元的第一端、所述微控制器的第一模数转换引脚连接，所述第一电阻单元的第二端与地连接，所述微控制器用于采样所述第一电阻单元的电压，以及根据所述第一电阻单元的电压、预先设置的电压与光功率的对应关系，确定所述光电探测器接收的光信号的光功率，其中，所述电流监控单元包括镜像电流源；所述镜像电流源包括：第一三极管、第二三极管、第二电阻单元；所述第一电源通过所述第二电阻单元分别与所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极连接，所述第一三极管的集电极与所述光电探测器连接，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的集电极与所述第一电阻单元的第一端连接。

2.根据权利要求1所述的光功率监控电路，其特征在于，所述电流监控单元包括：pin管。

3.根据权利要求2所述的光功率监控电路，其特征在于，所述光功率监控电路还包括：第三电阻单元；

所述第三电阻单元的第一端分别与所述第一电阻单元的第二端、所述微控制器的第二模数转换引脚连接，所述第三电阻单元的第二端与地连接。

4.根据权利要求3所述的光功率监控电路，其特征在于，所述光功率电路还包括：第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元；

所述第一电容单元的第一端与所述第一电阻单元的第一端连接，所述第一电容单元的第二端与所述第一电阻单元的第二端连接；所述第二电容单元的第一端与所述第三电阻单元的第一端连接，所述第二电容单元的第二端与所述第三电阻单元的第二端连接；所述第三电容单元的第一端与所述光电探测器连接，所述第三电容单元的第二端与地连接。

5.根据权利要求4所述的光功率监控电路，其特征在于，所述光功率监控电路还包括：二极管单元、第二电源；

所述二极管单元的正极与所述第一电阻单元的第一端连接，所述二极管单元的负极与所述第二电源连接。

6.根据权利要求1所述的光功率监控电路，其特征在于，所述光功率监控电路还包括：第四电阻单元；所述第四电阻单元的一端与所述第二三极管的集电极的连接，所述第四电阻单元的第二端与所述第一电阻单元的第一端连接。

7.根据权利要求1所述的光功率监控电路，其特征在于，所述光电探测器接收的光信号为可调谐激光器发射的光信号。

8.一种光模块，其特征在于，包括可调谐激光器、光电探测器、以及权利要求1-7任一项所述的光功率监控电路。

9.一种光网络，其特征在于，包括权利要求8所述的光模块。