CN106921439A - 一种光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光模块，属于光通信领域。本发明实施例提供的光模块包括，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发出光功率稳定的光；调制电路，调制电路与调制区相连，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；半导体光放大器，半导体光放大器接收来自调制区的光，半导体光放大器改变调制区射来的光的光功率。通过光的光功率变化，可以实现在光上加载信息。本发明实施例提供一种光模块，调制电路驱动调制区改变发光区射来的光的光功率，实现了在光上加载第一路信息；半导体光放大器接收来自调制区的光，半导体光放大器改变调制区射来的光的光功率，实现了在光上加载第二路信息。

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。
现有技术
在光通信网络中，光模块实现了将电信号转换为光信号。具体地，通过对光模块中激光器的供电控制，进而控制激光器的发光状态，实现了将电信号承载的信息加载在光信号上。
然而，现有技术中，加载到光信号上的信息只是单路信息，传输单路信息限制了光通信的带宽。
发明内容
本发明实施例提供一种光模块，实现了在激光器发出的光信号上承载两路信息。
为了实现上述发明目的，本发明实施例采用如下技术方案：
一种光模块，其特征在于，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发出光功率稳定的光；
调制电路，调制电路与调制区相连，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；
半导体光放大器，半导体光放大器接收来自调制区的光，半导体光放大器改变调制区射来的光的光功率。
通过光的光功率变化，可以实现在光上加载信息。本发明实施例提供一种光模块，调制电路驱动调制区改变发光区射来的光的光功率，实现了在光上加载第一路信息；半导体光放大器接收来自调制区的光，半导体光放大器改变调制区射来的光的光功率，实现了在光上加载第二路信息。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
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一种光模块结构示意图；
图3为现有技术中光模块输出光功率大小示意图；
图4为本发明实施例提供的光模块输出光功率大小示意图；
图5为本发明实施例提供的另一光模块输出光功率大小示意图。
具体实施方式
光模块是一种电光相互转换器件，使用光模块实现的光通信是一种交互通信。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。
图2为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图。如图2所示，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发出光功率稳定的光；调制电路，调制电路与调制区相连，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；驱动器，驱动器的一端与系统连接，驱动器的另一端与半导体光放大器连接。半导体光放大器与驱动器相连，半导体光放大器接收来自调制区的光，在驱动器的驱动下，半导体光放大器改变调制区射来的光的光功率。
通过光的光功率变化，可以实现在光上加载信息。本发明实施例提供一种光模块，调制电路驱动调制区改变发光区射来的光的光功率，实现了在光上加载第一路信息；半导体光放大器接收来自调制区的光，半导体光放大器改变调制区射来的光的光功率，实现了在光上加载第二路信息。
本发明实施例提供的光模块与外部系统端电连接，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发光，具体地，可以是，驱动发光区，使得发光区发出光功率稳定的光；调制电路，调制电路与调制区相连，调制电路驱动调制区，使得发光区射来的光的光功率改变；半导体光放大器，与驱动器相连，半导体光放大器接收来自调制区的光，在驱动器的驱动下，改变光的光功率。调制电路一端与外部系统端电连接，另一端与调制区相连；驱动器一端与外部系统端电连接，另一端与调制区相连。
偏置电路驱动激光器的发光区发出光功率稳定的光，偏置电路实现上述驱动功能并不需要系统端的控制，发光区的驱动由光模块自身完成，而激光器的调制区及半导体光放大器，这两者根源上由系统端驱动。系统端通过金手指等与光模块建立电连接，系统端发送的信号通过调制电路及驱动器，分别对调制区及半导体光放大器进行控制。
常见的激光器发光区为激光二极管，激光二极管只有一个电输入端，偏置电路与调制电路并联在激光二极管的两端。激光二极管在偏置电路及调制电路的共同作用下发光。偏置电路驱动发光区发出光功率稳定的光，是从偏置电路的作用角度对偏置电路进行的描述，实践中，发光区在偏置电路及调制电路的共同驱动下，其发出的光功率并不稳定。
随着产品集成程度的不断提高，发光区、调制区以及半导体光放大器可以集成在同一个封装结构中，形成激光器中包括发光区、调制区以及半导体光放大器这种结构。
偏置电路、调制电路以及驱动电路也可以集成在同一芯片中。
本发明实施例提供的光模块还包括激光器驱动芯片，激光器驱动芯片包括偏置电路以及调制电路，激光器驱动芯片与系统端电连接。
激光器包括发光区及调制区，发光区发出波长单一的光，发光区发出的光射向调制区，调制区接收发光区射来的光，调制区改变所接收到光的光功率，调制区改变光功率的方式有多种，常见的方式包括分布反馈式（DFB）、电吸收方式及半导体放大方式等。
采用外部调制的激光器都属于本发明实施例所指的激光器，具体地，常见的外部调制的激光器包括EML激光器、DBR激光器、MZ激光器以及SOA激光器。EML激光器的发光区为DFB激光器，DBR激光器的发光区为DBR激光器，EML激光器以（DBR的不是，DBR+EML式的是EA）采用电吸收半导体光调制器EA作为调制区，SOA激光器采用半导体激光放大器SOA作为调制区，MZ（马赫-曾德）激光器采用马赫曾德调制臂作为调制区。
使用本发明实施例提供的光模块的系统端设备，可以工作在突发模式下，此时激光器采用幅值调制的方式进行调制。
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。在偏置电路的驱动下，发光区发出光功率稳定的光。一般而言，向发光区提供一个稳定的电流值，发光区即可发出光功率稳定的光；然而由于发光区的自身特性，如半导体激光器的阈值电流随温度的变化而变化，所以，向发光区提供的电流值在较长的时间范围内并不稳定，该电流值随着发光区温度等因素的变化而变化。
调制电路与激光器的调制区相连，驱动调制区使得发光区发出的光射入调制区后，其光功率改变。在偏置电路的单一驱动下，发光区发出光功率稳定的光。
具体地，调制电路根据第一幅值变化信号驱动调制区，第一幅值变化信号来自系统端；
驱动器根据第二幅值变化信号驱动半导体光放大器，第二幅值变化信号来自驱动电路；
光模块作为一种信号转换设备，其在系统端的控制下，对来自系统端的电信号转换为光信号，系统端的电信号是光模块实现转换的依据。
光模块中调制电路与系统端相连，调制电路接收来自系统端的第一幅值变化信号，具体地，可以是，该第一幅值变化信号为电压信号，该电压信号是信息的体现，该电压信号的幅值变化体现为电平高低变化，调制电路输出电流大小变化与电平高低变化同步的电流。调制电路根据系统端的电压信号生成输出至调制区的电流信号，跨导放大器实现了该电压信号转换为电流信号。具体地，调制电路包括跨导放大器，跨导放大器的一端与系统端相连，从系统端接收电压信号，跨导放大器的另一端与调制区相连，向调制区提供电流信号。
光模块中调制电路与系统端相连，调制电路接收来自系统端的第一幅值变化信号，具体地，可以是，该第一幅值变化信号为电流信号，该电流信号是信息的体现，该电流信号的幅值变化体现为电流大小变化，调制电路将接收到的电流信号进行放大后输出至调制区。
在偏置电路的驱动下，发光区发出光功率稳定的光，发光区发出的光射向调制区，调制区由调制电路输出的电流驱动，由于调制电路输出的电流大小根据体现信息的电压信号发生变化，调制区使得发光区射入的光，其光功率随之发生变化，从而实现光功率变化的光体现信息，即有一路信息加载到光上。
半导体光放大器，半导体光放大器接收来自调制区的光，半导体光放大器改变调制区射来的光的光功率，实现了在光上加载第二路信息。
光模块作为一种信号转换设备，其在系统端的控制下，对来自系统端的电信号转换为光信号，系统端的电信号是光模块实现转换的依据。
光模块中半导体光放大器通过驱动器与系统端相连，驱动器接收来自系统端的第二幅值变化信号，驱动器根据第二幅值变化信号驱动半导体光放大器。具体地，可以是，该第二幅值变化信号为电压信号，该电压信号是信息的体现，该电压信号的幅值变化体现为电平高低变化，驱动器将该电压信号转化为电流信号，半导体光放大器接收电流大小变化与电平高低变化同步的电流。跨导放大器实现了该电压信号转换为电流信号。具体地，第二驱动电路包括跨导放大器，跨导放大器的一端与系统端相连，从系统端接收电压信号，跨导放大器的另一端与调制区相连，向调制区提供电流信号。
光模块中半导体光放大器与系统端相连，半导体光放大器接收来自系统端的电流信号，光模块中半导体光放大器通过驱动器与系统端相连，驱动器接收来自系统端的第二幅值变化信号，驱动器根据第二幅值变化信号驱动半导体光放大器。具体地，可以是，该第二幅值变化信号为电流信号，该电流信号是信息的体现，该电流信号的幅值变化体现为电流大小变化，半导体光放大器根据接收到的电流信号改变调制区射来的光的光功率。
在偏置电路的驱动下，发光区发出光功率稳定的光，在此基础上调制电路输出调制电流，以驱动调制区改变发光区射来的光的光功率，由于电流大小根据体现信息的电压信号发生变化，调制区根据调制电流的变化改变光的光功率，从而实现光功率变化的光体现信息，即一路信息加载到光上。
偏置电路向发光区输出幅值不变的电流信号；调制电路向调制区输出幅值变化的电流信号；驱动器向半导体光放大器输入幅值变化的电流信号。激光器中的发光区及调制区是电流控制器件，对其驱动需要提供电流。
具体地，目前光通信通常采用光功率的变化模拟数字信号，数字信号通常采用二进制表示。在实现过程中，通过光功率的强弱，表征数字信号中的“0”“1”信号，通过对光功率强弱的时间控制，表征“0”“1”信号的排序。偏置电路向发光区提供电流，以驱动发光区发出光功率稳定的光，这种光功率强弱相同的光并不能表征数字信号中的“0”“1”信号；调制电路驱动调制区使得发光区射来的光的光功率改变，即在偏置电路单独驱动发光区的基础上，加入调制电路的驱动，发光区发出的光功率稳定的光，光功率稳定的光射向调制区，调制区接收到光功率稳定的光，调制区在调制电路的驱动下改变光功率稳定的光的光功率。光功率强弱变化的光可以表征数字信号中的“0”“1”信号；调制电路使得调制区改变发光区发出的光的光功率，即调制区接收发光区发出的光功率稳定的光，并在此基础上改变其光功率，这种光功率强弱变化的光可以表征数字信号中的“0”“1”信号。
发光区发出的光射向调制区，经过调制区的光射向半导体光放大器。半导体光放大器接收到的光是光功率变化的光，即已经加载有信息的光。在此基础上，半导体光放大器接收来自驱动器的驱动，并在驱动器输出的驱动电流的驱动下改变调制区传来的光的光功率，实现了将第二路信息加载到光上。
图3为现有技术中光模块输出光功率大小示意图。如图3所示，光模块发出光功率随时间变化的光，该光的最大光功率基本一致，该光的最小光功率基本一致。通过时间与光功率的对应关系，实现了通过光传递信息。
图4为本发明实施例提供的光模块输出光功率大小示意图。如图4所示，光模块发出光功率随时间变化的光，该光的最小光功率基本一致，而最大光功率有明显的差异。从不同的时间跨度，对曲线A1与曲线B1进行分析，可以得到曲线A1与曲线B1承载不同的信号，其中曲线A1是数字信号，曲线B1是数字信号。
图5为本发明实施例提供的另一光模块输出光功率大小示意图。如图5所示，光模块发出光功率随时间变化的光，该光的最小光功率基本一致，而最大光功率有明显的差异。从不同的时间跨度，对曲线A2与曲线B2进行分析，可以得到曲线A2与曲线B2承载不同的信号，其中曲线A2是模拟信号，曲线B2是数字信号。
最近国际标准化组织FSAN（Full Service Access Networks: 全业务接入网）在讨论NG-PON2标准ITU-T G.989.2时，提出了需要在 “PTP WDM PON”（点对点密集波分复用接入网）中增加“AMCC”（Auxiliary Management and Control Channel：辅助管理与控制信道）功能。AMCC功能主要用于波长调谐校准以及OAM（Operation Administration and Maintenance:网络的操作管理维护）管理。
如何将AMCC数据加载在业务信号上，在不影响业务信号的传输和接收的情况下，实现AMCC数据的接收和发送，成为一项困扰行业的难题。而这项功能需要由光模块来完成，目前传统的光模块只能承载数字业务信号，不具备承载AMCC数据的功能。这就需要在现有光模块的基础上，经过创造性改进，给出可以满足新标准要求的新型光模块。
一种实现AMCC功能的方式为，在原光信号建立的业务通道上增加一路信号，即在不影响原光信号传输的前提下，在光信号上再增加一路AMCC数据。在光通信的发射端以及接收端之间，发射端的光模块与接收端的光模块通过单一波长的光信号建立一路通信通道，通过单一波长的光实现了业务数据的传输，为了实现AMCC功能，需要在单一波长的光信号建立的通信通道中再增加一路AMCC数据。由于业务数据与AMCC数据，两者间的速率差异较大，AMCC传输速率大概在100K bit/s以下，而GPON业务数据的速率一般在1Gbps以上，所以通过速率可以将这两路数据进行区分。
具体地，调制电路提供的电流，其高低电平变化频率为12.5Gbps，第二驱动电路提供的电流，其高低电平变化频率为100Kbit/s，；
或者，具体地，调制电路提供的电流，其高低电平变化频率为12.5Gbps，第二驱动电路提供的电流，其高低电平变化频率为100Kbit/s。
本发明实施例提供一种光模块，在上述光模块的基础上，调制电路向发光区提供的电流，其变化频率小于1Gbps，第二驱动电路向调制区提供的电流，其变化频率大于1Gbps，具体地，可以是12.5Gbps。
在接收端，光模块接收来自上述发射端的光，利用光电效应将光功率变化的光转变为电流值变化的电信号，通过对电信号的处理得到传来的信息。
显然，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。这样，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 (5)

1.一种光模块，其特征在于，包括
激光器，所述激光器包括发光区及调制区，所述发光区发出的光射向所述调制区；
偏置电路，所述偏置电路与所述发光区相连，所述偏置电路驱动所述发光区发出光功率稳定的光；
调制电路，所述调制电路与所述调制区相连，所述调制电路驱动所述调制区，使得调制区改变所述发光区射来的光的光功率；
半导体光放大器，所述半导体光放大器接收来自所述调制区的光，所述半导体光放大器改变所述调制区射来的光的光功率。
2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括驱动电路，所述驱动电路一端与系统端相连，另一端与所述半导体光放大器相连，所述驱动电路用于根据系统端发来的信息驱动所述半导体光放大器。
3.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，
所述调制电路根据第一幅值变化信号驱动所述调制区，所述第一幅值变化信号来自系统端；
所述半导体光放大器根据第二幅值变化信号改变光的光功率，所述第二幅值变化信号来自所述驱动电路。
4.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，
所述第一幅值变化信号可以是电压信号，也可以是电流信号；
所述第二幅值变化信号可以是电压信号，也可以是电流信号。
5.如权利要求2或3任一所述的光模块，其特征在于，
所述第一幅值变化信号的频率低于1Gbps；
所述第二幅值变化信号的频率高于1Gbps。
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