CN106559143A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光模块。本发明光模块，包括：光接收次模块、限幅放大器LIA、滤波器；所述光接收次模块，用于接收承载两路信号的光信号，并将所述光信号转换为电信号；所述滤波器的输入端与光接收次模块连接，用于对所述光接收次模块输出的电信号进行滤波以获取第一路信号；LIA与光接收次模块连接，用于将光接收次模块输出的电信号进行限幅放大，并从电信号中获取第二路信号。本发明实现了两路信号的分离。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在光通信网络中，光模块实现了将光信号转换为电信号。具体地，通过光模块中的光接收次模块(Receiver Optical Sub-Assembly，简称ROSA)将接收到的光信号转化为电信号。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：ROSA只能接收包含单路信息的光信号，对于包含两路信息的光信号来说，无法实现将两路信息进行分离。

发明内容

本发明提供一种光模块，以克服现有技术中无法实现将两路信息进行分离的问题。

本发明提供一种光模块，包括：

光接收次模块、限幅放大器LIA、滤波器；

光接收次模块，用于接收承载两路信号的光信号，并将光信号转换为电信号；

滤波器与光接收次模块连接，用于对光接收次模块输出的电信号进行滤波以获取第一路信号；

LIA，与光接收次模块连接，用于将光接收次模块输出的电信号进行限幅放大，并从电信号中获取第二路信号。

本发明光模块，包括：光接收次模块、限幅放大器、滤波器；光接收次模块接收承载两路信号的光信号，并将光信号转换为电信号；滤波器对光接收次模块输出的电信号进行滤波以获取第一路信号，限幅放大器将光接收次模块输出的电信号进行限幅放大，并从电信号中获取第二路信号，相比现有技术而言，通过低通滤波器能够将第一路信号分离出来，通过限幅放大器能够将第二路信号分离出来，解决了现有技术中无法实现将接收到的两路信号进行分离的问题。

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为光模块的原理框图；

图2为本发明光模块一实施例的结构示意图；

图3为本发明光模块另一实施例的结构示意图；

图4为本发明光模块又一实施例的结构示意图；

图5为本发明光模块又一实施例的结构示意图。

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。

图1为光模块的原理框图。如图1所示，现有的光波分复用(WavelengthDivision Multiplexing，简称WDM)光模块主要由如下六部分组成：光发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，简称TOSA)，发射端的时钟恢复整形(Clock Data Recover，简称CDR)和激光驱动器，热电制冷器(Thermo electricCooler，简称TEC)驱动器，ROSA，接收端的限幅放大器(Limiter Amplifier，简称LIA)，微控制单元(Micro Control Unit，简称MCU)组成，现分别对各个组成部分的主要功能做简要介绍：

1、TOSA，负责光模块发射端的电光转化，接收由激光驱动器提供的数字业务电信号，并将电信号转化为光信号发送出去。在密集波分复用(DenseWavelength Division Multiplexing，简称DWDM)系统中，为了避免由于波长漂移造成的系统混乱，需要精确控制每一个工作光模块的波长。因此TOSA采用性能稳定的电吸收调制激光器(Electro-Absorption Modulated Laser，简称EML)。EML内部，由分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser，简称DFB)的激光器(Laser Diode，简称LD)，背光探测器(Photo Diode，简称PD)，电吸收调制器(Electro-Absorption Modulater，简称EAM)，TEC和热敏电阻组成。

其中，LD接收由激光驱动器提供的直流偏置电流，发射直流光强，不携带任何调制信息。

PD吸收LD的背光，作为自动功率控制(Auto-Power Control，简称APC)的反馈信号反馈给激光驱动器，通过自动调节LD的直流偏置电流，维持LD发射光功率的稳定性，消除了由于器件老化等原因造成的发射光功率的变化。

EAM接收激光驱动器提供的数字业务信号，将电信号调制在光路上，在本发明中数字业务信号需要承载万兆比特每秒(Gb/s)的数据。

TEC和热敏电阻Rth，与外部的TEC驱动器共同构成自动温度控制(Auto-Temperature Control，简称ATC)环路，维持激光器LD芯片温度的稳定，从而确保激光器发射波长的稳定性。

2、发射端的CDR和EML驱动器，其中CDR负责接收系统输送给光模块的数字业务信号，并将其实现时钟恢复整形，然后输送给EML驱动器。EML驱动器提供LD发光所必须的直流偏置电流，提供EAM调制所需要的电信号摆幅，并与PD共同构成APC回路，维持LD发射光功率的稳定性。

3、TEC驱动器，与TOSA内部的TEC和热敏电阻Rth，共同构成ATC回路，维持LD芯片温度的稳定性，从而确保激光器发射波长的恒定。

4、ROSA，负责接收由光网络单元(Optical Network Unit，简称ONU)侧传送来的光信号，将光信号转化为电信号。其中ROSA内部由雪崩二极管(Avalanche Photo Diode，简称APD)和跨阻放大器(Trans-impedanceAmplifier，简称TIA)组成。

其中，APD负责光电转化，将光信号转化为电流信号，输送给TIA；

TIA将APD输送过来的电流信号转化为电压信号，输送给后级的限幅放大器。

5、LIA将ROSA传送过来的数字信号进行限幅放大，并输出给系统。

6、MCU，负责光模块的监控与控制功能，并上报光模块的一些状态量给系统。

由于上述的光模块只能接收包含一路信息的光信号。因此，本发明实施例主要针对上述问题进行改进，即可以实现将接收到的承载两路信号的光信号中的两路信号进行分离。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

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。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。

图2为本发明光模块一实施例的结构示意图。如图2所示，具体地，本发明实施例提供一种光模块，包括激光器，激光器包括发光区及调制区，发光区发出的光射向调制区；偏置电路，偏置电路与发光区相连，偏置电路驱动发光区，使得发光区发出光功率稳定的光；第一调制电路，第一调制电路与发光区相连，第一调制电路驱动发光区，使得发光区发出的光的光功率改变；第二调制电路，第二调制电路与调制区相连，第二调制电路驱动调制区，使得调制区改变发光区射来的光的光功率。

驱动芯片包括偏置电路和第二调制电路。

具体来说，通过光的光功率变化，可以实现在光上加载信息。本发明实施例的光模块中，偏置电路驱动发光区发光，第一调制电路驱动发光区以使发光区发出的光的光功率改变，实现了在光上加载第一路信息；发光区发出的光射向调制区，第二调制电路驱动调制区，使得调制区改变发光区发出的光的光功率，实现了在光上加载第二路信息。

要实现发光区发光，需要向发光区提供满足特定数值要求的电流。该特定数值要求的电流通常称为激光器的阈值电流。偏置电路向发光区提供满足其发光要求的电流，以驱动发光区发光，在偏置电路的单一驱动下，发光区发出光功率稳定的光，因此本发明在偏置电路驱动发光区的基础上，增加第一调制电路驱动发光区，使得发光区发出光的光功率改变，实现了在光上加载第一路信息。

具体的，第一调制电路根据第一幅值变化信号驱动发光区，第一幅值变化信号来自系统端；

第二调制电路根据第二幅值变化信号驱动调制区，第二幅值变化信号来自所述系统端。

国际标准化组织全业务接入网(Full Service Access Networks，简称FSAN)在讨论的NG-PON2标准ITU-T G.989.2时，提出了需要在“点对点密集波分复用接入网(Point-to-Point Wavelength Division Multiplexing PassiveOptical Network，简称ptp WDM PON)中增加辅助管理与控制信道(AuxiliaryManagement and Control Channel，简称AMCC)功能”。AMCC功能主要用来波长调谐校准以及网络的操作管理维护(Operation Administration andMaintenance，简称OAM)。实现AMCC功能需要在业务通道上加载低频信号，AMCC传输速率大概在100千字节比特每秒(Kb/s)以下。

上述光模块可以实现将AMCC信号加载在数字业务信号上。

具体的，第一调制电路提供的电流，其高低电平变化频率为100Kb/s，第二调制电路提供的电流，其高低电平变化频率为12.5Gbps。

因此，上述第一路信息为AMCC信号，第二路信息为数字业务信号。

上述光模块输出的光信号为AMCC信号与数字业务信号共同构成的副载波调制(SubCarrier Modulation，简称SCM)光信号。

上述第一调制电路具体可以为AMCC驱动器。

图3为本发明光模块另一实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例的光模块，包括：光接收次模块、限幅放大器LIA、滤波器；

光接收次模块ROSA，用于接收承载两路信号的光信号，并将光信号转换为电信号；

滤波器与光接收次模块连接，用于对光接收次模块输出的电信号进行滤波以获取第一路信号；

LIA，与光接收次模块连接，用于将光接收次模块输出的电信号进行限幅放大，并从电信号中获取第二路信号。

具体来说，本实施例中，针对承载两路信号的光信号进行接收处理，相应的，发送端可以采用如图2所示的结构的实现，也可以采用其他方式实现，本发明中并不以此为限。

如果采用如图1所示的光模块进行接收，由于LIA的低频截止特性，从TIA输出的承载两路信号的电信号，经过LIA后，会将其中一路信号过滤掉，因此采用如图1所示的光模块无法实现将两路信号进行分离。

因此，在本发明实施例中，光接收次模块接收承载两路信号的光信号，并将光信号转换为电信号；滤波器对光接收次模块输出的电信号进行滤波以获取第一路数据信息。

通过设置合理的滤波器的带宽，将第二路信号滤掉，得到所需要的第一路信号。

在实际应用中，滤波器输出的第一路信号可以直接输出到系统端，也可以经过运算放大器，放大之后输出到系统端。

LIA将光接收次模块输出的电信号进行限幅放大，并从电信号中获取第二路信号。

上述运算放大器与LIA的不同之处在于，运算放大器仅实现放大功能，即将滤波器输出的信号进行放大后，输出至系统端，而LIA将光接收次模块输出的电信号进行限幅放大，并且由于LIA的低频截止特性，能够将其中一路信号过滤掉，以获取到第二路信号。

上述将两路信号进行分离是基于两路信号速率不同，甚至是相差较大。具体的，第二路信号可以是速率较高的数字业务信号，速率可达到10Gbps以上，第一路信号可以是速率较低的AMCC信号，传输速率大概在100千字节比特每秒(Kb/s)以下。

综上所述，由ONU端发送过来的光信号，实际是承载两路信号的光信号，ROSA接收到此光信号之后将光信号转化为电信号之后形成两路分支输出给后级的滤波器以及限幅放大器。从光接收次模块输出的分支信号，一路经滤波器的滤波之后，可以有效的获取到第一路信号，并输送给系统端使用，另一路经过LIA之后，获取到第二路信号，输送给系统端使用。

本实施例中，光接收次模块输出的电信号可以是电压信号，也可以是电流信号。

本实施例的光模块，包括：光接收次模块、限幅放大器、滤波器；光接收次模块接收承载两路信号的光信号，并将光信号转换为电信号；滤波器对光接收次模块输出的电信号进行滤波以获取第一路信号，限幅放大器将光接收次模块输出的电信号进行限幅放大，并从电信号中获取第二路信号，相比现有技术而言，通过低通滤波器能够将第一路信号分离出来，通过限幅放大器能够将第二路信号分离出来，解决了现有技术中无法实现将接收到的两路信号进行分离的问题。

图4为本发明光模块又一实施例的结构示意图。如图4所示，在图3所示实施例的基础上，本实施例的光模块，还可以包括：

射级跟随器(emitter follower，简称EF)；其中，滤波器通过射级跟随器与光接收次模块连接。

具体来说，射级跟随器，用于从光接收次模块输出的电信号上提取信号，并将电信号放大输出至滤波器。

射级跟随器，就是信号从基极输入，从发射极输出的放大器。其特点为输入阻抗高。由于射级跟随器的高阻特性，从接收次模块输出的电压信号上提取的电流小，可以有效的降低该信号分支对数字业务信号幅度的损失，从而降低灵敏度的劣化。

进一步的，由于点对点密集波分复用接入网中增加了AMCC功能后，需要将业务信道上加载的AMCC信号分离出来，因此可以采用如图3、图4所示的光模块的结构，其中，第一路信号为AMCC信号；第二路信号为数字业务信号。

图5为本发明光模块又一实施例的结构示意图。如图5所示，在图4所示实施例的基础上，本实施例的光接收次模块可以包括：探测器、跨阻放大器TIA；

其中，探测器与TIA的输入端连接，用于将接收到的光信号转化为电流信号发送给TIA；

TIA的输出端分别与LIA和射级跟随器连接，用于将探测器发送的电流信号转化为电压信号输出。

进一步的，在实际应用中，探测器包括：雪崩二极管APD和PIN型的光电二极管。

具体来说，由ONU端发送过来的光信号，实际是由AMCC信号和数字业务信号共同构成的SCM光信号，APD或PIN型的光电二极管接收到此光信号之后，将光信号转化为电流信号输送给TIA，TIA将电流信号转化为电压信号之后输出给后级的LIA与射级跟随器。LIA将TIA输出的电压信号进行限幅放大，并从电压信号中获取数字业务信号，由于LIA的低频截止特性，因此可以将电压信号中高频的数字业务信号获取到，并将低频的AMCC信号过滤掉。

进一步的，在实际应用中，滤波器为低通滤波器(Low-Pass Filter，简称LPF)。

在本实施例中，低通滤波器的3dB带宽设置为可以滤出100kb/s的AMCC信号为宜。

在实际应用中，TIA的输出端与LIA通过差分形式连接；

TIA的输出端与射级跟随器通过差分形式或单端形式连接。

具体来说，TIA输出的主路信号可以以差分形式输入LIA，数字业务信号经LIA放大之后输送给系统端，由于射级跟随器的高阻特性，可以有效的降低AMCC信号对数字业务信道灵敏度的损失。由射级跟随器获取的分支信号，经低通滤波器的滤波之后，可以有效的获取AMCC信号，并输送给系统端使用。射级跟随器可以采用差分形式，也可以采用单端形式(同向或反向)，为了最大限度的降低AMCC解调对数据业务通道灵敏度的影响，这里优选射级跟随器通过同向端单端的方式连接。

需要特别强调的是，为了获取较好的信号，TIA需要选用线性度较好的TIA。

对于线性度不好的TIA，会淹没AMCC信号的信息。所以对发射端来的SCM光信号，需要等比例的进行光电转化，即线性度要好。如果线性度不好，AMCC信号会失真，但对数字业务信号影响不大。

在实际应用中，LIA可以通过一电容与TIA的输出端连接。

具体来说，设置一电容的目的是，通过交流信号，隔断级间直流信号；保证电平匹配，即保证电路级连时前级的输出电压与后级要求的输入电压相同。

在上述实施例的基础上，在实际应用中，可选地，射级跟随器为三极管。

具体来说，实现射级跟随器功能的三极管，就是信号从基极输入，从发射极输出的放大器。其特点为输入阻抗高。因此，该三极管可以从光接收次模块输出的电压信号上提取信号，并将电压信号放大输出。由于射级跟随器的高阻特性，从接收次模块输出的电压信号上提取的电流小，可以有效的降低该信号分支对数字业务信号幅度的损失，从而降低灵敏度的劣化。

上述具体实施方式中，采用三极管作为射级跟随器结构简单，容易实现。

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 (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

光接收次模块、限幅放大器LIA、滤波器；

所述光接收次模块，用于接收承载两路信号的光信号，并将所述光信号转换为电信号；

所述滤波器与所述光接收次模块连接，用于对所述光接收次模块输出的电信号进行滤波以获取第一路信号；

所述LIA，与所述光接收次模块连接，用于将所述光接收次模块输出的电信号进行限幅放大，并从所述电信号中获取第二路信号。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：

射级跟随器；其中，所述滤波器通过所述射级跟随器与所述光接收次模块连接。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光接收次模块包括：探测器、跨阻放大器TIA；

其中，所述探测器与所述TIA的输入端连接，用于将接收到的所述光信号转化为电流信号发送给所述TIA；

所述TIA的输出端分别与所述LIA和所述射级跟随器连接，用于将所述探测器发送的电流信号转化为电压信号输出。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述探测器包括：雪崩二极管APD和PIN型的光电二极管。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光模块，其特征在于，所述第一路信号为辅助管理与控制信道AMCC信号；

所述第二路信号为数字业务信号。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述滤波器为低通滤波器。

7.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述LIA通过一电容与所述TIA的输出端连接。

8.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述TIA的输出端与所述LIA通过差分形式连接。

9.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述TIA的输出端与所述射级跟随器通过差分形式或单端形式连接。

10.根据权利要求2-4任一项所述的光模块，其特征在于，所述射级跟随器为三极管。