CN106656341A - 一种多通道光模块及光纤通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道光模块及光纤通信系统，涉及光纤通信技术领域，用以解决现有技术中存在多通道并行处理能力低，及没有考虑光信号与光纤联结处光路和光传输效率的问题。该多通道光模块包括：光发射组件、光接收组件和FPGA芯片均设置在壳体内部，第一光纤准直器和第二光纤准直器均设置在壳体外部；一路发射电信号经FPGA芯片转换为多路发射电信号，光发射组件同时接收多路发射电信号并发射多路发射光信号，多路发射光信号通过第一光纤准直器组输送至多路光纤；光接收组件通过第二光纤准直器组接收多路光纤输送的多路接收光信号并发射多路接收电信号，FPGA芯片同时接收多路接收电信号并转换为一路接收电信号。本发明还公开了一种光纤通信系统。

Description

一种多通道光模块及光纤通信系统

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，更具体的涉及一种多通道光模块及光纤通信系统。

背景技术

随着科学技术的发展，高速传输信号技术被广泛应用，光学互连能够在比电学传输宽得多的带宽上传输信号，以及使用小尺寸、低功耗光模块构造信号传输系统。光模块中以光纤作为传输媒介的通信方式，与电缆或者微波等电通信相比，光纤通信具有传输频带宽、信号串扰弱、抗电磁干扰、通信容量大、传输衰减小、传输距离远等优点。

现有技术中，光模块中的电信号处理和接口单元均采用的是串行数据处理的微控制器，但是在多通道光模块中，电信号串行发送至多个光发射器，或者多个光接收器串行发送电信号至微处理器，降低了多通道信号并行处理能力，从而影响多通道传输效果；光信号耦合进入光纤进行远距离传输，或者探测光纤中的光信号进行分析处理，均需要光路简单和较高的光传输效率，但是，现有技术中的多通道光模块并没有考虑光信号与光纤联结处光路和光传输效率的问题，有可能导致波形发生畸变，产生误码，降低信号灵敏度，进而影响光通信效果和传输距离。

综上所述，现有技术中的多通道光模块，存在多通道并行处理能力低，以及没有考虑光信号与光纤联结处的光路和光传输效率的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种多通道光模块及光纤通信系统，用以解决现有技术中存在多通道光模块的并行处理能力低，以及没有考虑光信号与光纤联结处的光路和光传输效率的问题。

本发明实施例提供一种多通道光模块及光纤通信系统，包括：壳体、光发射组件、光接收组件、FPGA芯片、第一光纤准直器组和第二光纤准直器组；

所述光发射组件、所述光接收组件和所述FPGA芯片均设置在所述壳体内部，所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器均设置在所述壳体外部；

一路发射电信号经所述FPGA芯片转换为多路发射电信号，所述光发射组件同时接收所述多路发射电信号并发射多路发射光信号，所述多路发射光信号通过所述第一光纤准直器组输送至多路光纤；

所述光接收组件通过所述第二光纤准直器组接收多路光纤输送的多路接收光信号并发射多路接收电信号，所述FPGA芯片同时接收所述多路接收电信号并转换为一路接收电信号。

优选地，所述光发射组件包括多个光发射器；所述光发射器为半导体激光器或者发光二极管。

优选地，所述壳体上开设有多个光发射口；其中，一个所述光发射器对应一个所述光发射口，一个所述光发射口对应所述第一光纤准直器组中的一个光纤准直器。

优选地，所述光接收组件包括多个光接收器；所述光接收器为光电探测器或者光探测二极管。

优选地，所述壳体上开设有多个光接收口；其中，所述第二光纤准直器组中的一个光纤准直器对应一个所述光接收口，一个所述光接收口对应一个所述光接收器。

优选地，所述光发射组件、所述光接收组件和所述FPGA芯片布设在同一PCB板上。

优选地，所述FPGA芯片上连接有编译码器，所述编译码器位于所述壳体内部。

优选地，所述FPGA芯片与所述光发射组件之间设置有光发射驱动电路，所述FPGA芯片与所述光接收组件之间设置有光接收驱动电路，所述光发射驱动电路和所述光接收驱动电路位于所述壳体内部。

优选地，所述FPGA芯片上连接有温度传感器，所述温度传感器位于所述壳体内部。

本发明实施例提供一种光纤通信系统，所述光纤通信系统包括：壳体、光发射组件、光接收组件、FPGA芯片、第一光纤准直器组和第二光纤准直器组。

所述光发射组件、所述光接收组件和所述FPGA芯片均设置在所述壳体内部，所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器均设置在所述壳体外部。

一路发射电信号经所述FPGA芯片转换为多路发射电信号，所述光发射组件同时接收所述多路发射电信号并发射多路发射光信号，所述多路发射光信号通过所述第一光纤准直器组输送至多路光纤。

所述光接收组件通过所述第二光纤准直器组接收多路光纤输送的多路接收光信号并发射多路接收电信号，所述FPGA芯片同时接收所述多路接收电信号并转换为一路接收电信号。

本发明实施例中，提供一种多通道光模块及光纤通信系统，本发明通过FPGA芯片取代现有技术中多通道光模块中的串行数据处理微控制器，提高了多通道光模块并行处理能力，使光纤通信的光信号可以高效传输；进一步，FPGA芯片丰富的I/O资源和硬件模块化的高速处理能力，取代了现有技术中的多个连接器和大量功能电路，不但节约了硬件资源，而且可以实现高效高速传输；进一步，由于FPGA具有低电压供电的特点，更加适用于多通道光模块，节约资源，使用方便。本发明通过在光信号与光纤联结处设计光纤准直器，使得传输中的光路简单，光传输效率高，降低误码率，提高信号灵敏度，使光通信高效和适于远距离传输。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多通道光模块结构示意图。

附图标记说明：

1-光发射组件，2-光接收组件，3-FPGA芯片，4-编译码器，5-温度传感器，6-光发射驱动电路，7-光接收驱动电路。

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1示例性的示出了本发明实施例提供的一种多通道光模块结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的多通道光模块包括：壳体、光发射组件1、光接收组件2、FPGA芯片3、第一光纤准直器组和第二光纤准直器组。

需要说明的是，光模块(optical module)由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分，简单的说，光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号；本发明中多通道光模块指的是具有多个光发射通道和多个光接收通道的收发一体的光模块。

具体地，光发射组件1、光接收组件2和FPGA芯片3均设置在壳体内部，第一光纤准直器和第二光纤准直器均设置在壳体外部。

需要说明的是，光发射组件1包括多个光发射器，本发明中的光发射器为半导体激光器或者发光二极管，用于将电信号转换为光信号。

需要说明的是，光接收组件2包括多个光接收器，本发明中的光接收器为光电探测器或者光探测二极管，用于将光信号转换为电信号。

需要说明的是，由于FPGA的并行高速处理能力，适用于多通道处理；以及由于FPGA的灵活性和可重配置能力，允许将系统的功能配置到器件的逻辑电路上，缩减了系统电路板上所需的电路数量，并且可以更改逻辑来增加或移除功能、修补逻辑臭虫或者改善性能。因此，优选地，本发明的FPGA芯片3采用Altera公司提供的Stratix系列FPGA芯片。

需要说明的是，将FPGA技术应用在多通道光模块中，为了确保光模块得到较佳的信号，需要将FPGA与光发射组件1和光接收组件2之间的距离最小化以降低功率损耗。因此，较佳地，本发明中将光发射组件1、光接收组件2和FPGA芯片3布设在同一PCB板上，布置固定可靠，最大程度的使FPGA与光发射组件1和光接收组件2之间的距离最小化。

较佳地，FPGA芯片3上连接有编译码器4，编译码器4位于壳体内部；编译码器4采用型号为HD-15530的曼彻斯特编译码器。需要说明的是，编译码器4内部同时集成有编码器和驿码器，用于在光通信系统中实现远距离传输时对电信号进行编码和驿码，降低传输过程中的误码率，使光模块既可以对要发射的信号进行前向纠错，也可以对携带有前向纠错码的信号进行解码，为提高光模块所在光通信系统的通信性能提供了有力支持。

较佳地，FPGA芯片3上连接有温度传感器5，温度传感器位于壳体内部，用于监测壳体内部的温度，保证系统稳定可靠工作。

较佳地，FPGA芯片3与光发射组件1之间设置有光发射驱动电路6，FPGA芯片3与光接收组件2之间设置有光接收驱动电路7，光发射驱动电路和光接收驱动电路位于壳体内部。需要说明的是，FPGA芯片3灵活控制光发射驱动电路6驱动光发射组件1工作，其中，光发射驱动电路6的输出端并行分支出多路驱动信号分别与光发射组件1中的每一个光发射器连接，以分别驱动每一个光发射器发射光信号；同样地，FPGA芯片3灵活控制光接收驱动电路7驱动光接收组件2工作，其中，光接收驱动电路7的输出端并行分支出多路驱动信号分别与光接收组件2中的每一个光接收器连接，以分别驱动每一个光接收器接收光信号。光发射驱动电路6和光接收驱动电路7的集成设计方式，节约了资源，提高了驱动效率。

需要说明的是，编译码器4、温度传感器5、光发射驱动电路6和光接收驱动电路7可以布设集成在光发射组件1、光接收组件2和FPGA芯片3所在的PCB板上，电路可靠；也可以与编译码器4的接口电路一起布设在一个PCB板上，拆卸方便，灵活性好。

较佳地，FPGA芯片3上连接有监控灯，监控灯设置在壳体外部，用于监控壳体内的光模块是否正常工作。

具体地，一路发射电信号经FPGA芯片3转换为多路发射电信号，光发射组件1同时接收多路发射电信号并发射多路发射光信号，多路发射光信号通过第一光纤准直器组输送至多路光纤；光接收组件2通过第二光纤准直器组接收多路光纤输送的多路接收光信号并发射多路接收电信号，FPGA芯片3同时接收多路接收电信号并转换为一路接收电信号。

需要说明的是，将FPGA应用在多通道光模块中，提高了多通道光模块并行处理能力，使光纤通信的光信号可以高效传输；进一步，FPGA芯片丰富的I/O资源和硬件模块化的高速处理能力，取代了现有技术中的多个连接器和大量功能电路，不但节约了硬件资源，而且可以实现高效高速传输；进一步，由于FPGA具有低电压供电的特点，更加适用于多通道光模块，节约资源，使用方便。

需要说明的是，光纤准直器由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成。它可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光)，或将外界平行(近似平行)光耦合至单模光纤内。本发明中的第一光纤准直器组和第二光纤准直器组均包括多个光纤准直器，分别与壳体外部的光纤联结进行光通信。

较佳地，壳体上开设有多个光发射口；其中，一个光发射器对应一个光发射口，一个光发射口对应第一光纤准直器组中的一个光纤准直器；可以保证每个光发射器发射的光信号以最大功率传输给光纤。

较佳地，壳体上开设有多个光接收口；其中，第二光纤准直器组中的一个光纤准直器对应一个光接收口，一个光接收口对应一个光接收器；可以保证每个光接收器以最大的功率接收来自光纤的光信号。

需要说明的是，本发明通过在光信号与光纤联结处设计光纤准直器，使得传输中的光路简单，光传输效率高，降低了误码率，提高了信号灵敏度，使光通信高效和适于远距离传输。

本发明还提供一种光纤通信系统，该光纤通信系统包括多通道光模块和光纤，该多通道光模块的模块结构及模块封装和模块间的物理连接可参照上述实施例，在此不再赘述。应当理解为，由于本实施例的光纤通信系统采用了上述多通道光模块的技术方案，因此该光纤通信系统具有上述多通道光模块所有的有益效果。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多通道光模块，其特征在于，包括：壳体、光发射组件、光接收组件、FPGA芯片、第一光纤准直器组和第二光纤准直器组；

所述光发射组件、所述光接收组件和所述FPGA芯片均设置在所述壳体内部，所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器均设置在所述壳体外部；

一路发射电信号经所述FPGA芯片转换为多路发射电信号，所述光发射组件同时接收所述多路发射电信号并发射多路发射光信号，所述多路发射光信号通过所述第一光纤准直器组输送至多路光纤；

所述光接收组件通过所述第二光纤准直器组接收多路光纤输送的多路接收光信号并发射多路接收电信号，所述FPGA芯片同时接收所述多路接收电信号并转换为一路接收电信号。

2.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述光发射组件包括多个光发射器；所述光发射器为半导体激光器或者发光二极管。

3.如权利要求2所述的多通道光模块，其特征在于，所述壳体上开设有多个光发射口；其中，一个所述光发射器对应一个所述光发射口，一个所述光发射口对应所述第一光纤准直器组中的一个光纤准直器。

4.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述光接收组件包括多个光接收器；所述光接收器为光电探测器或者光探测二极管。

5.如权利要求3所述的多通道光模块，其特征在于，所述壳体上开设有多个光接收口；其中，所述第二光纤准直器组中的一个光纤准直器对应一个所述光接收口，一个所述光接收口对应一个所述光接收器。

6.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述光发射组件、所述光接收组件和所述FPGA芯片布设在同一PCB板上。

7.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述FPGA芯片上连接有编译码器，所述编译码器位于所述壳体内部。

8.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述FPGA芯片与所述光发射组件之间设置有光发射驱动电路，所述FPGA芯片与所述光接收组件之间设置有光接收驱动电路，所述光发射驱动电路和所述光接收驱动电路位于所述壳体内部。

9.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述FPGA芯片上连接有温度传感器，所述温度传感器位于所述壳体内部。

10.一种光纤通信系统，包括多通道光模块和光纤，其特征在于，所述多通道光模块为权利要求1至9中任一项所述的多通道光模块。