CN104734777B - 光信号检测控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光信号检测控制电路，包括传输光信号的光纤，在所述光纤的输入端和输出端之间，还包括光探测器PD，该PD的负极通过负极路径与镜像电流源中的第一集电极连接，以使所述负极路径上的第一电信号被镜像至第一路径，得到镜像电信号；该第一路径的一端与所述镜像电流源中的第二集电极连接。本发明实施例提供的光信号检测控制电路，通过镜像电流源，便可根据PD转换得到的第一电信号，获取与该第一电信号相同的镜像电信号，不需要过多的PD，便可实现直流信号、低频交流信号、高频交流信号的准确提取，从而可简化电路，减小电路板的体积，且在实际应用中，便于电路的维护。

Description

光信号检测控制电路

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种光信号检测控制电路。

背景技术

在光通信技术领域，根据实际场景的需要，需要使用PD（Photo Detector，光探测器）将光纤中的光信号转换成电信号，并在该电信号中同时提取直流信号、低频交流信号、高频交流信号，以满足不同的应用目的。例如WT（Wavelength Tracker，波长跟踪）技术的应用场景中，通常使用MZM（Mach-Zehnder Modulator，马赫-曾德尔调制器）以实现WT信号的产生和并保持稳定的调制深度。具体的，将各个OUT（Optical Transform Unit，光转发单元）单板的光载波上施加调制信号，得到调制后的光信号，该调制后的光信号在DWDM（DenseWavelength Division Multiplexing，密集波分复用）系统中传输。图1为现有技术中WT技术的应用场景示意图。如图1所示，向每一个通路中施加调制信号，而各个通路中的光载波的波长与针对该光载波所施加的调制信号的频率对应，例如中心波长为λn光载波由频率为fn的信号调制，并且各个OTU单板上调制信号的调制深度m相同，则各个光载波的光功率与相应的调制信号的功率之间具有一一对应的关系；因此在传输系统的某一个检测点（例如图1中点A）检测出频率为fn的调制信号的功率，便可推算出中心波长为λn的光载波的光功率。

但WT技术中调制信号的调制深度m的准确性和稳定性决定了光载波功率检测的准确性，因此OTU单板处必须有调制深度的检测机制和反馈控机制，即将光纤中传输的光信号转换成电信号，并在该电信号中同时提取直流信号、低频交流信号、高频交流信号。图2为现有技术中提取直流信号、低频交流信号和高频交流信号的示意图。如图2所示，以图1中的中心波长为λn的光载波所在的通路为例，将光纤中的光信号转换为电信号，并分别根据电信号中的低频交流信号、直流信号、高频交流信号以反馈控制输入端处调制信号的调制深度m的准确性和稳定性，并根据该电信号以检测光纤对光信号的传输情况，由于该电信号中的交流信号通过滤波器后，只余留低频或高频交流信号，因此在光信号传输的路径中设置两个PD，则可根据通过第一PD获取的电信号用以提取直流信号和低频交流信号，同时根据通过第二PD获取的电信号高频交流信号。

在使用上述方法发现，为了同时由光信号中提取直流信号、低频交流信号、高频交流信号，需要使用两个PD，使得电路复杂，增加了电路板的体积，不便于电路的维护。

发明内容

本发明实施例提供一种光信号检测控制电路，用于优化光信号检测的控制电路，简化该控制电路，便于电路的维护。

第一方面，本发明实施例提供一种光信号检测控制电路，包括传输光信号的光纤，在所述光纤的输入端和输出端之间，还包括光探测器PD，用于将分路光信号转换为由所述PD的负极流向所述PD的正极的第一电信号；所述分路光信号是将所述光纤上的光信号进行分光获得的；

所述PD的正极通过正极路径与用于获取高频交流信号的高频模块的输入端连接；

所述PD的负极通过负极路径与镜像电流源中的第一集电极连接，以使所述负极路径上的第一电信号被镜像至第一路径；所述第一路径的一端与所述镜像电流源中的第二集电极连接；

所述第一路径上的低频节点用于与获取低频交流信号的低频模块的输入端连接，且所述第一路径上的直流节点用于与获取直流信号的直流模块的输入端连接。

结合第一方面，在第一实现方式中，所述第一路径的另一端连接采样电阻，所述采样电阻的阻值与所述低频模块相匹配；

所述PD的正极与所述高频模块的输入端之间的正极路径上还包括跨阻放大器。

结合第一方面第一实现方式，在第二实现方式中，所述低频模块的输出端、直流模块的输出端和高频模块的输出端均与所述第一光纤的输入端连接，以实现对所述第一光纤中的光信号的反馈控制。

结合第一方面第二实现方式，在第三实现方式中，所述低频模块的输出端、直流模块的输出端和高频模块的输出端均与所述第一光纤的输入端连接，包括：

所述低频模块的输出端、直流模块的输出端和高频模块的输出端均通过反馈控制器与所述第一光纤的输入端连接。

结合第一方面至第一方面第三实现方式任一种实现方式，在第四实现方式中，在所述光纤的输入端和输出端之间还包括分光器，所述分光器用于将所述光纤上的光信号进行分光，以获得分路光信号，并将所述分路光信号传输至所述PD。

本发明实施例提供的光信号检测控制电路，通过镜像电流源，便可根据PD转换得到的第一电信号，获取与该第一电信号相同的镜像电信号，从而第一电信号通过高频模块获得高频交流信号的同时，上述镜像电信号分别通过低频模块和直流模块，获得所需的低频交流信号和直流信号；即本实施例中不需要过多的PD，便可实现直流信号、低频交流信号、高频交流信号的准确提取，从而可简化电路，减小电路板的体积，且在实际应用中，便于电路的维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中WT技术的应用场景示意图；

图2为现有技术中提取直流信号、低频交流信号和高频交流信号的示意图；

图3为本发明光信号检测控制电路实施例一结构示意图；

图4为本发明光信号检测控制电路实施例二结构示意图；

图5为本发明光信号检测控制电路实施例三的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

图3为本发明光信号检测控制电路实施例一结构示意图。如图3所示，以一条通路为例，光纤10的输入端11处的激光器110用于开启光载波，并且输入了对应于该光载波的频率为f的调制信号，产生了本实施例中光纤10所传输的光信号，在该光纤10的输入端11和输出端12之间，还包括光探测器13（即PD），用于将分路光信号转换为由该PD的负极131流向该PD的正极132的第一电信号；所述分路光信号是光纤10上的光信号进行分光获得的；具体的，在光纤的输入端和输出端之间还包括分光器14，该分光器14用于将光纤10上的光信号进行分光，以获得分路光信号，并将该分路光信号传输至PD。

上述PD的正极132通过正极路径133与用于获取高频交流信号的高频模块21的输入端210连接；

而PD的负极131通过负极路径130与镜像电流源15中的第一集电极151连接，以使所述负极路径130上的第一电信号被镜像至第一路径153；所述第一路径153的一端与镜像电流源15中的第二集电极152连接；

上述第一路径上的低频节点D用于与获取低频交流信号的低频模块31的输入端310连接，且所述第一路径上的直流节点T用于与获取直流信号的直流模块41的输入端410连接。

根据图3所示的光信号检测控制电路可知，第一电信号由PD的负极131流向该PD的正极132，由于PD的负极131通过负极电路130与镜像电流源15中的第一集电极151相连，则负极路径中的第一电信号可被镜像至第一路径153中，即第一路径153中存在了与第一电信号相同的镜像电信号，则该镜像电信号分别通过低频模块31和直流模块41，便可获得低频交流信号和直流信号，而正极路径133中第一电信号同时沿正极路径133流向高频模块21，经过高频模块21便可获得高频交流信号，从而实现了直流信号、低频交流信号、高频交流信号的准确提取，进一步可根据提取的直流信号、低频交流信号、高频交流信号，获取到针对光纤中的光信号的检测数据，例如光纤中光载波的功率大小、光纤的传输质量等。

需要补充说明的是，为了使光信号检测控制电路正常工作，需要连接相应的工作电压，具体如图3中，镜像电流源15中的两个发射极均与工作电源VCC（在本实施例中该VCC为反向电压）连接，并在对应的位置处接地，如与正极路径和第一路径连通的用于接地的路径。

本实施例中，通过镜像电流源，便可根据PD转换得到的第一电信号，获取与该第一电信号相同的镜像电信号，从而第一电信号通过高频模块获得高频交流信号的同时，上述镜像电信号分别通过低频模块和直流模块，获得所需的低频交流信号和直流信号；即本实施例中不需要过多的PD，便可实现直流信号、低频交流信号、高频交流信号的准确提取，从而可简化电路，减小电路板的体积，且在实际应用中，便于电路的维护。

图4为本发明光信号检测控制电路实施例二结构示意图。如图4所示，本实施例是在图3所示的实施例的基础上，进一步优化了光信号检测控制电路，具体的，第一路径153的另一端连接采样电阻61，该采样电阻61的阻值与低频模块相匹配；从而在使用通过低频模块31的低频交流信号做以检测时，可获得较优的检测精度。

更优的，PD的正极132与高频模块21的输入端210之间的正极路径上还包括跨阻放大器71，则第一电信号通过跨阻放大器71后，该第一电信号获得了较高的放大倍数，从而再通过高频模块21获得高频交流信号具有较高的灵敏度和更大的带宽。

需要补充说明的是，为了使光信号检测控制电路正常工作，需要连接相应的工作电压，镜像电流源15中的两个发射极均与工作电源VCC（在本实施例中该VCC为反向电压）连接，并在对应的位置处接地，具体的，在本实施例中，采样电阻61的一端与上述第一路径153的另一端连接，则该采样电阻61的另一端接地，而跨阻放大器71也需要接地。

本实施例中，在通过镜像电流源使第一电信号通过高频模块获得高频交流信号的同时，使镜像电信号分别通过低频模块和直流模块，获得所需的低频交流信号和直流信号，进一步添加与低频模块相匹配的采样电阻，以便在使用低频信号对光纤中的光信号做出检测时，可获得较优的检测精度；同时第一电信号在通过高频模块之前，可通过跨阻放大器以获得较高的放大倍数，从而再通过高频模块获得高频交流信号具有较高的灵敏度和更大的带宽。

图5为本发明光信号检测控制电路实施例三的结构示意图。如图5所示，本实施是上述光信号检测控制电路的实际应用场景，即在WT技术的应用场景中，在光纤10的输入端11输入调制信号，即使光纤10上传输光信号，该光信号经过光纤10上的分光器14时，分光器14进行分光获得了分路光信号，该分路光信号被PD转换为第一电信号，该第一电信号在与PD相连的负极路径130和正极路径132中传输，由于负极路径130与镜像电流源15中的第一集电极151相连，故该负极路径130中的第一电信号被镜像至与镜像电流源15中第二集电极152相连的第一路径153中，即第一路径153中存在了与第一电信号相同的镜像电信号，该镜像电信号在第一路径153中传输时，经过第一路径153上的低频节点D，由低频模块31的输入端310进入低频模块31，该低频模块31对镜像电信号进行处理；由于镜像电信号中汇集了高频交流信号、低频交流信号和直流信号，因此在镜像电信号进入低频模块31中，依次通过隔直电容、放大器、低通滤波器和模数转换器（Analog to Digital Converter，简称ADC）等用于提取低频交流信号的元器件，随后由低频模块31的输出端311输出的信号即为所需的低频交流信号；

类似的，第一路径153中的镜像电信号经过直流节点T后由直流模块41的输入端410进入直流模块41，在直流模块41中，镜像电信号依次通过低频放大器、ADC等用于提取直流信号元器件，由直流模块41的输出端411输出直流信号；

在镜像电信号分别通过低频模块31和直流模块41的同时，第一电信号通过正极路径133的传输，由高频模块21的输入端210进入高频模块21；较优的，第一电信号在进入高频模块21之前，先通过跨阻放大器71，获得较高的放大倍数，则随后通过高频模块21处理后可获得较大的带宽；具体的，第一电信号由高频模块21的输入端210进入高频模块21，依次通过高频模块21中的隔直电容、高频放大器、ADC及FFT处理单元，则由高频模块21的输出端211输出高频交流信号。

进一步的，由于WT技术中调制信号的调制深度m的准确性和稳定性决定了光载波功率检测的准确性，因此光纤10输入端处必须有调制深度的检测机制和反馈控制机制，具体的，上述低频模块31的输出端311、直流模块41的输出端411和高频模块21的输出端211均与所述光纤10的输入端11连接，以实现对所述第一光纤中的光信号的反馈控制。具体的，在实现对光纤中的光信号的反馈控制时，低频模块31的输出端311、直流模块41的输出端411和高频模块21的输出端211均通过反馈控制器51与光纤10的输入端11连接，则高频交流信号和直流信号通过反馈控制器51生成WT加扰信号，该WT加扰信号拥有较高的频率，可以控制调制深度m的准确性和稳定性；而低频交流信号通过反馈控制器51生成低频扰动信号，该低频扰动信号便可确定WT技术中进行调制时的最佳工作点，从而实现对光纤中光信号的良好的反馈控制，则在对光信号进行检测时，准确且稳定的调制深度m即最佳的调制工作点，便于获得针对光信号的准确的检测数值。

本实施例中，仅使用镜像电流源，便可在使第一电信号通过高频模块获得高频交流信号的同时，使镜像电信号分别通过低频模块和直流模块，获得所需的低频交流信号和直流信号，则根据该高频交流信号、低频交流信号和直流信号进行反馈控制时，使得对电信号的调制深度m准确且稳定，并具有最佳的调制工作点，从而便于获得针对光信号的准确的检测数值，该光信号检测控制电路的结构简单，减小电路板的体积，且在实际应用中，便于电路的维护。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (4)

1.一种光信号检测控制电路，包括传输光信号的光纤，其特征在于，在所述光纤的输入端和输出端之间，还包括光探测器PD，用于将分路光信号转换为由所述PD的负极流向所述PD的正极的第一电信号；所述分路光信号是将所述光纤上的光信号进行分光获得的；

所述PD的正极通过正极路径与用于获取高频交流信号的高频模块的输入端连接；

所述PD的负极通过负极路径与镜像电流源中的第一集电极连接，以使所述负极路径上的第一电信号被镜像至第一路径；所述第一路径的一端与所述镜像电流源中的第二集电极连接；

所述第一路径上的低频节点用于与获取低频交流信号的低频模块的输入端连接，且所述第一路径上的直流节点用于与获取直流信号的直流模块的输入端连接；

所述第一路径的另一端连接采样电阻，所述采样电阻的阻值与所述低频模块相匹配；

所述PD的正极与所述高频模块的输入端之间的正极路径上还包括跨阻放大器。

2.根据权利要求1所述的光信号检测控制电路，其特征在于，所述低频模块的输出端、直流模块的输出端和高频模块的输出端均与所述光纤的输入端连接，以实现对所述光纤中的光信号的反馈控制。

3.根据权利要求2所述的光信号检测控制电路，其特征在于，所述低频模块的输出端、直流模块的输出端和高频模块的输出端均与所述光纤的输入端连接，包括：

所述低频模块的输出端、直流模块的输出端和高频模块的输出端均通过反馈控制器与所述光纤的输入端连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的光信号检测控制电路，其特征在于，在所述光纤的输入端和输出端之间还包括分光器，所述分光器用于将所述光纤上的光信号进行分光，以获得分路光信号，并将所述分路光信号传输至所述PD。