背景技术
目前,无源光网络PON(Passive Optical Network)作为光接入系统已经被广泛地部署。PON通常包括:设置在中心局端的光线路终端OLT(Optical Line Terminal)、设置在终端的光网络单元ONU(Optical NetworkUnit),以及连接在OLT与ONU之间的ODN(Optical Distribution Network,光配线网络)。OLT中通常设置有若干个光模块,OLT中的光模块通过光纤与ODN相连,用于发射下行光信号或接收上行光信号。ONU中通常设置一个光模块,ONU中的光模块通过光纤与ODN相连,用于接收下行光信号或发射上行光信号。
光模块通常与通讯系统连接,用于将接收的光信号转换为电信号发送至通讯系统进行处理,或者从通讯系统接收电信号转换为光信号后通过光纤传输。
随着光通信技术的发展,PON逐渐演进到了NG-PON2(NextGeneration-Passive Optical Network stage2,下一代无源光网络阶段2)。与基础的PON相比,NG-PON2的光功率预算更高,例如,根据ITU(International Telecommunication Union,国际电信联盟)的建议,NG-PON2可能要求光模块发射出的调制后的激光的光功率需要达到7dBm以上。为了达到该光功率预算,通常在光模块中增添SOA(Semiconductor Optical Amplifier,半导体激光放大器)。
例如,一种光模块内部电路示意图如图1所示,通常包括:激光器101及其驱动电路、SOA102及其驱动电路、EAM(Electro AbsorptionModulator,电吸收调制器)103,以及MCU104。
其中,激光器101通常为LD(Laser Diode,激光二极管),其驱动电路在MCU104的控制下,输出偏置电流(或偏置电流)到LD101,使得LD101产生并发射出激光输入到SOA102。LD的激光中心频率可以由TEC(ThermoElectric Cooler,热电制冷器)调节。
SOA102的光输入端与LD101的光输出端光路相通,SOA102用于将LD101输出的激光进行光增益后输出;
SOA102的驱动电路在MCU104的控制下,输出偏置电流到SOA102,用以控制SOA102的光增益。
EAM103的光输入端与SOA102的光输出端光路相通,EAM103用于将SOA102输出的激光进行调制后向光纤输出。
通常,光模块需要根据通讯系统是否有需要发送数据,控制光信号的输出:在光模块接收到通讯系统发送的光信号传输指令后,表明通讯系统要向光模块进行数据传输,则相应的开启光信号输出;在光模块接收到通讯系统发送的光信号停止指令后,表明通讯系统的数据发送完毕,则光模块需要关断光信号的输出。当光模块在多个时间片段分别接收多个光信号传输/停止指令时,通常需要频繁地开启、关断光模块的光信号输出。
现有的一种光模块的光信号输出控制方法为,通过MCU104控制激光器101的驱动电路减小输出的偏置电流,使得激光器101不发射激光,以关断光模块的光信号输出;反之,通过MCU104控制激光器的驱动电路增大输出的偏置电流,使得激光器101发射激光,从而开启光模块的光信号输出。
然而,本发明的发明人发现,采用该控制方法使得激光器101关断后,SOA102依然在工作;由于SOA102自身存在自发辐射谱,且SOA102输出总功率为功率谱的积分总功率,因此会造成光模块在关断时仍在发射干扰光,而干扰光的光功率很容易高于预先规定的光模块的关断光功率;从而干扰光进入光网络后,容易引起光网络紊乱。
现有另一种光模块的光信号输出控制方法为,通过MCU104控制SOA102的驱动电路逐渐减小输出的偏置电流,使得SOA102对激光的光增益逐渐减小,直到EAM103输出的光信号的光功率小于预设的关断光功率,可以认为光模块的光信号输出关断;反之,通过MCU104控制SOA102的驱动电路逐渐增大输出的偏置电流,使得SOA102对激光的光增益逐渐增大,直到光模块输出的光信号的光功率满足光通信的要求,可以认为光模块的光信号输出开启。
然而,本发明的发明人发现,由于SOA102驱动电路输出的偏置电流通常比较大,是通过电流源供给,因此,减小(或增大)SOA102驱动电路输出的偏置电流的过程通常耗时较长,而且过程中需要不断地循环反馈、调节,也使得减小(或增大)SOA102驱动电路输出的偏置电流的过程会耗时较长;因此,通过减小(或增大)SOA102驱动电路输出的偏置电流来减小(或增大)SOA102的光增益的过程耗时也会较长,无法实现光模块的光信号输出快速开启或快速关断;即该控制方法的光信号输出的开启或关断时间过长,不能满足光通信的要求。
或者,现有的一种光信号输出控制方法,具体为通过调节分位于SOA-MZI中上、下臂的SOA3、SOA4的偏置电流,使得SOA-MZI的输入光波长为泵浦光时,上下臂的相位差为π,以达到滤除泵浦光的目的,相当于切断光信号输出。若需要开启光信号输出,则仍需要调节SOA3和SOA4的偏置电流,使得泵浦光可以通过SOA-MZI。
然而,本发明的发明人发现,通过调节SOA3和SOA4的偏置电流来改变上下臂相位差的过程耗时较长,即使采用该控制方法来开启或者关断光模块的光信号输出,也无法实现光模块的光信号输出快速开启或快速关断;即该控制方法的光信号输出的开启或关断时间过长,不能满足光通信的要求。
因此,有必要提供一种光模块以及光信号输出控制方法,既可以缩短光模块的光信号输出的开启和关断时间,同时避免在关断后仍输出干扰光的情况。
发明内容
本发明针对现有的光模块的光信号输出的开启和关断方式的缺点,提出一种光模块以及光信号输出控制方法,用以解决现有技术存在的光信号输出开启和关断速度较慢,以及关断后仍输出干扰光的问题。
本发明的技术方案根据一个方面,提供了一种光模块,包括:激光源、半导体激光放大器及所述半导体激光放大器的驱动电路;还包括:
切换电路,其一端与所述半导体激光放大器的驱动电路的偏置电流输出端相连;
控制器,用于接收到光信号传输指令后,控制所述切换电路将所述驱动电路的偏置电流输出端连接到所述半导体激光放大器;以及接收到光信号停止指令后,控制所述切换电路断开所述驱动电路的偏置电流输出端与所述半导体激光放大器的连接。
进一步,所述光模块还包括:
二极管,其阴极接地;以及
所述控制器还用于控制所述切换电路断开所述驱动电路的偏置电流输出端与所述半导体激光放大器的连接,并将所述驱动电路的偏置电流输出端连接到所述二极管的阳极。
较佳地,所述二极管的如下至少一个特性与所述半导体激光放大器相同:
耐流特性、导通电阻、偏置电压。
较佳地,所述光模块还包括:
电阻,其一端接地;以及
所述控制器还用于控制所述切换电路断开所述驱动电路的偏置电流输出端与所述半导体激光放大器的连接,并将所述驱动电路的偏置电流输出端连接到所述电阻的另一端。
较佳地,所述切换电路具体为单刀双掷模拟开关电路。
进一步,所述光模块还包括:
所述激光源的驱动电路;以及
所述控制器还用于接收到光信号传输指令后,将所述激光源的驱动电路的偏置电流调节为设定值;以及接收到光信号停止指令后,将所述激光源的驱动电路的偏置电流调节为0。
进一步,所述光模块还包括:
与所述激光源的驱动电路集成在一个芯片中的电吸收调制器;以及
所述电吸收调制器在所述激光源的驱动电路的偏置电流为设定值时,输出高频载波光信号;在所述激光源的驱动电路的偏置电流为0时,停止输出高频载波光信号。
本发明的技术方案根据另一个方面,提供了一种光信号输出控制方法,包括:
接收到光信号传输指令后,控制所述光模块中的切换电路将所述半导体激光放大器的驱动电路的偏置电流输出端连接到所述光模块中的半导体激光放大器;以及
接收到光信号停止指令后,控制所述切换电路断开所述驱动电路的偏置电流输出端与所述半导体激光放大器的连接。
进一步,所述接收到光信号停止指令后,还包括:
将所述驱动电路的偏置电流输出端连接到二极管的阳极;其中,所述二极管的阴极接地。
或者,所述接收到光信号停止指令后,还包括:
将所述驱动电路的偏置电流输出端连接到电阻的一端;其中,所述电阻的另一端接地。
本发明的技术方案中,在关断光模块的光信号输出时,直接断开半导体激光放大器与半导体激光放大器的驱动电路输出端的连接,避免逐渐减小半导体激光放大器的偏置电流的过程,达到快速关断的目的;相应地,在开启光模块的光信号输出时,将半导体激光放大器输出的偏置电流重新切换到半导体激光放大器,避免逐渐增大半导体激光放大器的偏置电流的过程,达到快速开启的目的;从而可以大大缩短光模块的光信号输出的开启时间和关断时间,实现光模块的光信号输出的快速开启和快速关断。同时,关断光信号输出时,由于没有偏置电流流经半导体激光放大器,半导体激光放大器不进行光增益,没有光信号输出,避免了产生干扰光传输至光网络。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明的发明人考虑到,可以对现有的光模块进行改进,在光模块中设置光信号输出控制电路;当光模块接收到光信号传输指令后,控制该光模块中的SOA与其驱动电路相连,使得该驱动电路的偏置电流可以输送到SOA;当接收到光信号停止指令后,断开SOA与SOA的驱动电路的连接,达到快速关断的目的;相应地,在开启光信号输出时,将SOA的驱动电路输出的偏置电流重新切换到SOA,达到快速开启的目的;从而本发明的技术方案可以大大缩短了光模块的光信号输出的开启时间和关断时间,实现光模块的光信号输出的快速开启和快速关断。同时,关断光信号输出时,由于没有偏置电流流经SOA,SOA不进行光增益,没有光信号输出,避免了产生干扰光传输至光网络。
此外,本发明的发明人考虑到本发明技术方案,在断开SOA与其驱动电路的连接的基础上,还可以将SOA的驱动电路的偏置电流输出端悬空、通过电阻接地、或者通过二极管接地。可以避免因SOA的驱动电路的开启和关闭而导致偏置电流大小改变的情况,也就可以避免再次开启光信号时,偏置电流需逐渐反馈循环,调节至设定值的过程;从而本发明的技术方案可以达到快速开启光信号的目的。
并且,本发明的发明人考虑到本发明SOA的驱动电路的偏置电流输出端通过二极管接地的技术方案,由于该二极管与SOA都具备二极管特性,即阻值会随着压降,或流经的电流大小而改变,那么,在偏置电流的设定值发生改变时,二极管和SOA的负载特性都会随之而变,也就是说,旁路到二极管的偏置电流,与再次开启光信号时流经SOA的偏置电流的大小可以保持一致,避免出现偏置电流需逐渐反馈循环,调节至改变后的设定值的过程。
下面结合附图具体介绍本发明的实施例的技术方案。
本发明实施例的光模块的内部电路示意图如图2a所示,包括:激光源201、SOA202及其驱动电路和光信号输出控制电路203。
其中,激光源201可以是LD,例如LD中的DFB(Distribute Feed BackLaser,分布反馈式激光器);LD发射的激光的中心频率可以通过与其贴合的TEC(Thermo Electric Cooler,热电制冷器)器件进行调节。
SOA202的光输入端与激光源201的光输出端光路相通。
光信号输出控制电路203中包括:控制器231和切换电路232。
其中,控制器231通过数据总线连接于与光模块对接的通讯系统;控制器231通过数据总线接收通讯系统发送的指令。比如,通讯系统在需要进行数据传输时,即需要开启光模块的光信号输出时,输出光信号传输指令至控制器231;在结束或停止数据传输时,即需要关断光模块的光信号输出时,输出光信号停止指令至控制器231。
切换电路232的公共端与SOA202的驱动电路的偏置电流输出端相连;切换电路232的控制端与控制器231电连接;切换电路232的第一接触端与SOA202的偏置电流输入端相连。其中,SOA202的偏置电流输入端通常为SOA202的阳极,SOA202的阴极则接地。
控制器231用于接收到通讯系统输出的光信号传输指令后,控制切换电路232将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接到SOA202;以及接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,控制切换电路232断开SOA202的驱动电路的偏置电流输出端与SOA202的连接。
具体地,控制器231接收到通讯系统输出的光信号传输指令后,通过切换电路232的控制端控制切换电路232的公共端与第一接触端(例如图2a中的a端)闭合,从而将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接至SOA202,使得SOA202的驱动电路的偏置电流输出端输出的偏置电流流经SOA202,SOA202进行光增益。
控制器231接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,通过切换电路232的控制端控制切换电路232的公共端与第二接触端(例如图2a中的b端)闭合,从而断开SOA202的驱动电路的偏置电流输出端与SOA202的连接;此时,SOA202不再受到偏置电流的驱动,不再进行光增益。
事实上,控制器231具体可以是原集成于光模块中的MCU,此外,控制器231也可以是以下器件或电路之一:FPGA(Field-ProgrammableGate Array,现场可编程门阵列)、逻辑门电路、CPU(Central ProcessingUnit,中央处理器)。
上述的切换电路232具体可以是单刀双掷模拟开关电路;本领域技术人员也可根据上述切换电路232的功能采用其它器件实现。
其中,单刀双掷模拟开关电路的公共端作为切换电路232的公共端,与SOA202的驱动电路的偏置电流输出端相连;单刀双掷模拟开关电路的第一输出端,作为切换电路232的第一接触端与SOA202的阳极相连;单刀双掷模拟开关电路的控制端与控制器232相连。
如图2a所示,本发明实施例的光模块的光信号输出控制电路203中的切换电路202的第二输出端悬空。
较佳地,如图2b所示,光信号输出控制电路203还可以包括:二极管(Diode)233;切换电路202的第二输出端可以通过二极管233接地。
具体地,二极管333,其阴极接地,其阳极与切换电路232的第二接触端相连。当切换电路232具体为单刀双掷模拟开关电路时,单刀双掷模拟开关电路的第二输出端,作为切换电路232的第二接触端与二极管234的阳极相连。
控制器231用于接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,控制切换电路232断开SOA202的驱动电路的偏置电流输出端与SOA202的连接,并将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接到二极管233的阳极。
具体地,控制器231接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,通过切换电路232的控制端控制切换电路232的公共端与第二接触端(例如图2b中的b端)闭合,从而将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接到SOA202,使得SOA202的驱动电路的偏置电流输出端输出的偏置电流旁路到二极管233;此时,SOA202不再受到偏置电流的驱动,不再进行光增益。
较佳地,二极管233的如下至少一个特性与SOA202相同:耐流特性、导通电阻、偏置电压。这样,SOA202的驱动电路向SOA202输送的偏置电流,可以与该驱动电路向二极管233输送的偏置电流相同或相近,消除或者大大减小了该驱动电路,在从与SOA202相连切换到与二极管233相连的过程中,输出的偏置电流的波动,从而使得SOA202的驱动电路输出的偏置电流更加稳定。
更优的,二极管233与SOA202可以集成在同一芯片相邻位置,经由相同的工艺流程制造而成;二极管233与SOA202可以具有相同的衬底,相同或相近的膜层结构、几何尺寸、掺杂种类、掺杂浓度和掺杂深度等等,以使得两者具有相同的二极管特性。
或者,如图2c所示,本发明实施例的光模块的光信号输出控制电路203还可以包括:电阻234。
具体地,电阻234,其一端接地,其另一端与切换电路232的第二接触端相连。
控制器231用于接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,控制切换电路232断开SOA202的驱动电路的偏置电流输出端与SOA202的连接,并将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接到电阻234的另一端。
具体地,控制器231接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,通过切换电路232的控制端控制切换电路232的公共端与第二接触端(例如图2c中的b端)闭合,从而将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接到SOA202,使得SOA202的驱动电路的偏置电流输出端输出的偏置电流旁路到电阻234;此时,SOA202不再受到偏置电流的驱动,不再进行光增益。
此外,如图2a、图2b或者图2c所示的光模块中还可以包括:激光源201的驱动电路。
激光源201的驱动电路与控制器231电连接。控制器231还可以接收到光信号传输指令后,将激光源201的驱动电路的偏置电流调节为设定值;以及接收到光信号停止指令后,将激光源201的驱动电路的偏置电流调节为0,从而实现通过控制器231开启或关断激光源201的目的。激光源的驱动电路的偏置电流的具体调节方法为本领域技术人员所熟知,此处不再赘述。
由于激光源201发生出的激光的光功率远小于SOA202输出的激光的光功率,因此激光源201的驱动电路输出的偏置电流的设定值也远远小于SOA202的驱动电路输出的偏置电流的大小,调节激光源201的驱动电路输出的偏置电流的大小较为快捷,不会对光模块的光信号输出的开启速度和关断速度造成影响。
此外,本发明实施例的光模块,还包括:与激光源201的驱动电路集成在一个芯片(LDD)中的EAM(图中未标)。
EAM的光输入端与SOA202的光输出端光路相通,用于对SOA202输出的光信号进行调制。
控制器231与EAM电连接。控制器231还可以对集成在LDD中的EAM进行开启与关断控制,使得EAM在激光源201的驱动电路的偏置电流为设定值时,输出高频载波光信号用以调制SOA202输出的光信号;在激光源201的驱动电路的偏置电流为0时,停止输出高频载波光信号,即关闭调制功能。
上述控制器231进行光信号输出控制的具体方法,流程如图3所示,包括如下步骤:
S301:控制器231接收到光信号传输指令后,控制光模块中的切换电路232将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接到光模块中的SOA202。
具体地,光信号输出控制电路203中的控制器231接收到通讯系统通过数据总线输出的光信号传输指令后,将激光源201的驱动电路的偏置电流调节为设定值,使得激光源201发射出激光。
同时,控制器231控制切换电路232的公共端与第一接触端闭合,从而将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接至SOA202,使得SOA202的驱动电路的偏置电流输出端输出的偏置电流流经SOA202,SOA202进行光增益。
同时,控制器231控制EAM开启,使得EAM在激光源201的驱动电路的偏置电流调节为设定值时,输出高频载波光信号,用以对SOA202输出的经过光增益的激光进行调制,实现光模块的光信号输出开启。
更优的,控制器231在控制切换电路232中的公共端与第一接触端闭合闭合后的设定时间段内,向通讯系统反馈光模块的光信号输出已开启的消息。设定时间段可以根据SOA202从关断状态转化到光增益状态所需的时间生成。
S302:控制器231接收到光信号停止指令后,控制切换电路232断开SOA202的驱动电路的偏置电流输出端与SOA202的连接。
具体地,控制器231接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,控制切换电路232的公共端断开与第一接触端的连接,从而断开SOA202的驱动电路的偏置电流输出端与SOA202的连接;此时,SOA202不再受到偏置电流的驱动,不再进行光增益。切换电路232的第二接触端可以悬空。
较佳地,如图2b所示,切换电路232的第二接触端可以与二极管233的阳极相连,二极管233的阴极接地。
控制器231接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,控制切换电路232的公共端断开与第一接触端的连接,并将切换电路232的公共端与第二接触端闭合,相当于将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接到二极管233的阳极。
或者,如图2c所示,切换电路232的第二接触端可以与电阻234的一端相连,电阻234的另一端接地。
控制器231接收到通讯系统输出的光信号停止指令后,控制切换电路232的公共端断开与第一接触端的连接,并将切换电路232的公共端与第二接触端闭合,相当于将SOA202的驱动电路的偏置电流输出端连接到电阻234的一端。
同时,控制器231还将激光源201的驱动电路的偏置电流调节为0,从而实现通过控制器231关断激光源201的目的。
同时,控制器231控制EAM关闭,使得EAM在激光源201的驱动电路的偏置电流为0时,停止输出高频载波光信号。
之后,控制器231向通讯系统反馈光模块的光信号输出已关断的消息。
事实上,本发明实施例中的光信号输出控制电路既可以设置于光模块中,也可以是设置于光模块外部且与光模块相连的电路。
本发明实施例的技术方案中,在关断光模块的光信号输出时,直接断开SOA与SOA的驱动电路的偏置电流输出端的连接,避免逐渐减小SOA的偏置电流的过程,达到快速关断的目的;相应地,在开启光模块的光信号输出时,将SOA的驱动电路输出的偏置电流重新切换到SOA,避免逐渐增大SOA的偏置电流的过程,达到快速开启的目的;从而可以大大缩短光模块的光信号输出的开启时间和关断时间,实现光模块的光信号输出的快速开启和快速关断。同时,关断光信号输出时,由于没有偏置电流流经SOA,SOA不进行光增益,没有光信号输出,避免了产生干扰光传输至光网络。
本技术领域技术人员可以理解,本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地,具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地,现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
以上所述仅是本发明的部分实施方式,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,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。