CN105871473B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光模块，涉及光通信领域。本发明实施例提供的光模块包括包括光探测器、镜像电路、第一限幅器、第二限幅器、第一限幅放大器及第二限幅放大器，所述光探测器与所述镜像电路的输入端相连，所述光探测器向所述镜像电路输入由光信号转化的电流信号，所述镜像电路的输出端分别与所述第一限幅器的输入端、所述第二限幅器的输入端、所述第一限幅放大器的输入端及所述第二限幅放大器的输入端相连，所述第一限幅器的输出端与所述第一限幅放大器的参考信号输入端相连，所述第二限幅器的输出端与所述第二限幅放大器的参考信号输入端相连。本发明实施例提供搞得光模块实现了对更高速率光信号的接收。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

无源光网络PON是目前普遍采用的一种宽带通信网络。无源光网络通过激光器向光纤发出载有信息的光信号，通过光探测器接收来自光纤的光信号并对该光信号进行光电转换，从而实现了数据通信。

光网络是整个信息通信网络的基础设施，随着用户对高清IPTV（InternetProtocol Television，网络电视）、视频监控等高带宽业务需求的不断增长，现有的EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）和GPON（Gigabit PassiveOptical Network，吉比特无源光网络）技术均难以满足业务长期发展的需求，特别是在光纤到楼（FTTB，Fiber To The Building）和光纤到节点（Fiber To The Node，FTTN）场景。

光接入网在带宽、业务支撑能力以及接入节点设备功能和性能等方面都面临新的升级需求。目前采用32路拓扑结构的GEPON (Gigabit Ethernet Passive OpticalNetwork，千兆以太网无源光网络）和GPON技术的传输速率分别能达到1Gbps和2.5Gbps，下一代64路PON（Passive Optical Network，无源光网络）系统若沿用现在的每个PON 32路的拓扑结构，可提供4 Gbps的传输速率；而未来二十年带宽需求仍然迅速增加，每户的带宽需求甚至高达10Gbps。

采用波长堆叠技术（时分波分复用接入网系统TWDM（Time-Wavelength DivisionMultiplexing，时分-波分复用） PON虽然可以解决系统带宽容量的总体提升，但是单线路带宽容量还不能得到提升，目前接入网亟需将单路带宽由10Gbps提升到25Gbps或者更高。随着10Gb/s以太网在数据中心和城域网中应用的日渐增多，10G PON技术的可兼容升级特性，使得10G PON方案的相对经济优势将得以保持。而目前行业内25Gbps的光器件和电芯片技术尚不是很成熟，虽然目前已有25Gbps的EML（Eroabsorption Modulated Laser，电吸收调制激光器）激光器和PIN（Positive Intrinsic Negative，同质PN结光电二极管）探测器，但是其成本居高不下，对于未来海量布局的接入网来说，不具备竞争优势。现有接入网要保证至少20km的传输，且下行速率优选L波段，但业内目前还没有可以与现有ODN（OpticalDistribution Network，光分配网络）网络的兼容的商用25Gbps的APD（Avalanche Photo-Diode，雪崩光电二极管）探测器。

在兼容现有ODN网络的情况下，现有接入网中光模块的单路传输速率还不能得到有效提升。虽然用户对宽带速率要求在不断提高，但光探测器T接收光信号的速率存在瓶颈，目前尚未出现可以商用的25Gbps光探测器。

发明内容

本发明实施例提供一种光模块，实现了对更高速率光信号的接收。

为了实现上述发明目的，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种光模块，包括光探测器、镜像电路、第一限幅器、第二限幅器、第一限幅放大器及第二限幅放大器，光探测器与镜像电路的输入端相连，光探测器向镜像电路输入由光信号转化的电信号，镜像电路的输出端分别与第一限幅器的输入端、第二限幅器的输入端、第一限幅放大器的输入端及第二限幅放大器的输入端相连，第一限幅器的输出端与第一限幅放大器的参考信号输入端相连，第二限幅器的输出端与第二限幅放大器的参考信号输入端相连。

本发明实施例提供的光模块，由光探测器将由光信号转化的电信号，由镜像电路对电信号进行镜像，其中一路电信号经第一限幅器限幅后输入第一限幅放大器的参考信号输入端，作为第一限幅放大器的判决门限，其中一路电信号经第二限幅器限幅后输入第二限幅放大器的参考信号输入端，作为第二限幅放大器的判决门限。两路限幅放大器分别根据各自的判决门限对来自镜像电路MUX的电信号进行判决，从而输出两路信号。

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为现有技术中光通信交互示意图；

图2为本发明实施例提供的光模块结构示意图；

图3为光探测器产生的电信号时间-幅值曲线；

图4为第一限幅放大器产生的电信号时间-幅值曲线；

图5为第二限幅放大器产生的电信号时间-幅值曲线。

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。

光模块在光通信网络中实现光与电的相互转换。

图1为现有技术中光通信交互示意图。如图1所示，在发射端，光模块与交换机等系统端1相连，接收来自系统端1的电信号，将电信号转化为光信号输出，光信号往往输入光纤等光波导，以实现信息发射；在接收端，光模块与交换机等系统端2相接，接收来自发射端的光信号，将光信号转换为电信号并输出至系统端2，常见的系统端包括交换机、光网络端元机顶盒、光线路终端机顶盒等。

在发射端，光模块通过驱动其内置的激光器发光，实现电信号转换为光信号。具体地，系统端以变化的电信号表征所要传输的信息，并将该电信号输出给光模块，该电信号可以是电压信号，也可以是电流信号。光模块根据该变化的电信号驱动激光器发光，使得激光器发出光功率随电信号的变化而变化的光，该光功率变化的光承载信息。

在接收端，光模块通过驱动其内置的光探测器，实现光信号转换为电信号。光模块一端连接光纤，另一端连接系统端2。光模块与光纤实现光连接，接收来自光纤的光，光模块与系统端2实现电连接，将由光转换的电信号传输给系统端。接收来自光纤的光，将光转换为电信号后传输给系统端。从连接结构来看，光模块的光口连接光纤，光模块的电口连接系统端，从功能角度来讲，光模块从光口接收光，将光转换为电信号后输入系统端；光模块从电口接收电信号，将电信号转换为光后输入光纤。目前的光模块一般不具备对所传输数据的处理功能，光模块仅仅作为一种光电转换的工具，不会对所传输的数据进行处理。数据的传输规则由与光模块相连的系统端决定。

光模块接收来自系统端的电信号，光模块在实现电光转换时，仅仅将电信号的高低强度变化转化为光的高低强度变化，光的强度变化与电的强度变化是一种相互模拟的状态，分别针对电、光建立时间-强度坐标系，得到的两个曲线应该是相同。

为了提高光模块的传输速率，已有技术中提供了一种光模块发射端的驱动方式，具体地，光模块的发射端由偏置电流电路、两路调制电流电路以及单路激光器组成，单路激光器在偏置电流电路及两路调制电流电路的共同驱动下发光。

在激光器上施加的调制电流为两路速率相同的调制电流的加和。具体地，之前单路调制电流的速率为12.5G，上述已有技术设置了两路速率为12.5G的调制电流，将两路调制电流叠加到一起，按三进制的模式进行数据传输。现有的光模块采用光电的高低强弱变化模拟二进制，以二进制模式进行数据传输，三进制模式比二进制模式可以承载更大数据容量的信息，有效的提升了光模块发射端的传输速率。

光通信网络中普遍采用二进制作为基础进行数据编码，即经光模块接收后传向系统端的数据都是二进制数据，系统端对接收的二进制数据进行处理。

对于上述三进制模式的发射端，已有技术提供的光模块仍以二进制的模式接收光，需要提供一种能够以三进制模式接收光的光模块。

由发射端的信号设置方式可知，三进制模式的电信号幅值可以划分为三个阶梯，两个限幅放大器采用不同的判决门限，按二进制模式工作，可以得到两路二进制结果输出，系统端对接收的两路二进制结果进行解码后，即可准确还原发射端光模块所输出的电信号。

图2为本发明实施例提供的光模块结构示意图。如图2所示，接收端的光模块中，包括光探测器、镜像电路、第一限幅器、第二限幅器、第一限幅放大器及第二限幅放大器，光探测器与镜像电路的输入端相连，光探测器向镜像电路输入电流信号，镜像电路的输出端分别与第一限幅器的输入端、第二限幅器的输入端、第一限幅放大器的输入端及第二限幅放大器的输入端相连，第一限幅器的输出端与第一限幅放大器的参考信号输入端相连，第二限幅器的输出端与第二限幅放大器的参考信号输入端相连。

光探测器将接收到的光转化为电信号后，从光探测器的输出端输出。电信号可以是电流信号，也可以是电压信号。镜像电路接收到来自光探测器的电信号，对该电信号进行镜像，得到四路电信号。这四路电信号分别输入第一限幅器、第二限幅器、第一限幅放大器及第二限幅放大器。

输入第一限幅器的电信号用于产生第一限幅放大器所需要的判决门限，输入第二限幅器的电信号用于产生第二限幅放大器所需要的判决门限，输入第一限幅放大器的电信号用于产生输入系统端的信号，输入第二限幅放大器的电信号用于产生输入系统端的信号。

限幅放大器是以二进制的模式工作，限幅放大器根据预设的判决门限对接收到的电信号进行判决，将高于判决门限的幅值与低于判决门限的幅值区分开，从而在系统端产生二进制中“0”与“1”。

第一限幅放大器的判决门限由第一限幅器生成，第二限幅放大器的判决门限由第二限幅器生成。

具体地，第一限幅器接收到光电流后，将光电流的最大强度幅值按第一比例进行缩小，将缩小后得到的强度幅值输入第一限幅放大器的参考信号输入端，作为第一限幅放大器的判决门限；

第二限幅器接收到光电流后，将光电流的最大强度幅值按第二比例进行缩小，将缩小后得到的强度幅值输入第二限幅放大器的参考信号输入端，作为第二限幅放大器的判决门限。

当然，第一限幅器也可以将光电流的最小强度幅值按第三比例进行放大，将放大后得到的强度幅值输入第一限幅放大器的参考信号输入端，作为第一限幅放大器的判决门限；第二限幅器也可以将光电流的最小强度幅值按第四比例进行放大，将放大后得到的强度幅值输入第二限幅放大器的参考信号输入端，作为第二限幅放大器的判决门限。

第一比例与第二比例的具体数值，可以根据系统端数据编码的规则具体设定，本申请仅涉及光模块的工作方式。

具体地，本申请中的第一比例为1/4，第二比例为3/4，第三比例为1.25，第四比例为1.75。

具体地，第一限幅器对输入的电信号降低3/4限幅，保留1/4幅值；第二限幅器对输入的电信号降低1/4限幅，保留3/4幅值。从镜像电路中输出的四路电信号具有同样的能量幅值，在第一限幅放大器中，将1/4幅值从参考信号输入端输入，1/4幅值作为参考基准，电信号进行判决，将高于1/4幅值的部分与低于1/4幅值的部分区分开。在第二限幅放大器中，将3/4幅值从参考信号输入端输入，3/4幅值作为参考基准，电信号进行判决，将高于3/4幅值的部分与低于3/4幅值的部分区分开。

系统端分别接收来自第一限幅放大器及第二限幅放大器的差分信号，对所接收的差分信号进行解码，即可得到准确的数据。系统端的数据处理速率较快，能够实现对该两路数据的及时处理。

本发明实施例提供的光模块，光探测器将光信号转化的电信号，由镜像电路对电信号进行镜像，其中一路电信号经第一限幅器限幅后输入第一限幅放大器的参考信号输入端，作为第一限幅放大器的判决门限，其中一路电信号经第二限幅器限幅后输入第二限幅放大器的参考信号输入端，作为第二限幅放大器的判决门限。

两路限幅放大器分别根据各自的判决门限对来自镜像电路的电信号进行判决，从而输出两路信号。

具体地，光探测器产生的电信号时间-幅值曲线如图3所示，电信号的强度幅值变化在D~3D之间。光探测器将转化得到的光电流输入镜像电路中，由镜像电路输出四路相同的电流，经镜像电路镜像后，输入第一限幅器、第二限幅器、第一限幅放大器及第二限幅放大器的电信号均为该电信号。

在第一限幅器中，第一限幅器对该电信号按第一比例进行限幅，具体的，将电信号的最大幅值缩小1/4，得到3D/4的电信号幅值，该幅值是一个定值，非如图3所示的变化曲线，将3D/4电信号幅值作为判决门限通过参考信号输入端输入第一限幅放大器。

在第二限幅器中，第二限幅器对该电信号按第二比例进行限幅，具体的，将电信号的最大幅值缩小3/4，得到1D/4的电信号幅值，该幅值是一个定值，非如图3所示的变化曲线。将1D/4电信号幅值作为判决门限通过参考信号输入端输入第二限幅放大器。

将图3所示的电信号输入第一限幅放大器，第一限幅放大器依据第一限幅器输入的判决门限进行判决，得到如图4所示的电信号；将图3所示的电信号输入第二限幅放大器，第二限幅放大器依据第二限幅器输入的判决门限进行判决，得到如图5所示的电信号。

本发明实施例中，光模块向系统端输入的电信号仍然是二进制模式，但光模块接收的光为三进制模式，本发明实施例提供的技术方案中，采用两个限幅放大器分别对三进制模式的电信号进行接收，两个限幅放大器分别将接收的电信号转换为二进制模式。

光模块接收来自光纤的光，完成光电转化后，光的强度转化为电的强度，光模块接收已有技术发出的光，其光的强度转换为电的强度后，如图3所示，转换后的电信号是一种方波信号，以时间T作为横轴，对应的强度R呈现方形曲线。电信号的强度处于D~3D之间，在t1-t2时刻，电信号的强度保持为3D，在t2-t3时刻，电信号的强度保持为D，在t3-t4时刻，电信号的强度保持为2D，在t4-t5时刻，电信号的强度保持为3D，在t5-t6时刻，电信号的强度保持为2D，在t6-t7时刻，电信号的强度保持为2D，不同时刻对应的电信号强度不是以线性渐变的方式变化。

光电转换后输出的电信号输入限幅放大器中，限幅放大器具有判决门限，判决门限是信号高低的划分基准，将比判决门限高的信号与比判决门限低的信号进行区分，生成差分信号，限幅放大器将生成的差分信号输入系统端，由系统端解码并赋予分别赋予“0” 、“1”值，实现了二进制传输数据。

本申请中，发射端的系统端与接收端的系统端采用相对应的编码、解码方式，光模块仅仅在系统端的驱动下，进行发光或将接收的光转换为电信号后输入系统端。

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 (5)

1.一种光模块，其特征在于，包括光探测器、镜像电路、第一限幅器、第二限幅器、第一限幅放大器及第二限幅放大器，

所述光探测器与所述镜像电路的输入端相连，所述光探测器向所述镜像电路输入由光信号转化的电信号，所述镜像电路的输出端分别与所述第一限幅器的输入端、所述第二限幅器的输入端、所述第一限幅放大器的输入端及所述第二限幅放大器的输入端相连，所述第一限幅器的输出端与所述第一限幅放大器的参考信号输入端相连，所述第二限幅器的输出端与所述第二限幅放大器的参考信号输入端相连。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一限幅器将光电流的最大强度幅值按第一比例进行缩小；所述第二限幅器将光电流的最大强度幅值按第二比例进行缩小，所述第一比例不等于所述第二比例。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一限幅器将光电流的最小强度幅值按第三比例进行放大；所述第二限幅器将光电流的最小强度幅值按第四比例进行放大，所述第三比例不等于所述第四比例。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一限幅放大器输出第一差分信号，所述第二限幅放大器输出第二差分信号，所述第一差分信号与所述第二差分信号的比特速率相等。

5.如权利要求2或3任一所述的光模块，其特征在于，所述第一限幅器向所述第一限幅放大器提供判决门限，所述第二限幅器向所述第二限幅放大器提供判决门限。