CN107947865A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，其中，光模块包括：激光器以及，功分电路，用于将来自上位机的电信号按照功率分为第一电信号和第二电信号；延迟电路，与功分电路的一路输出端电连接以接收第一电信号，用于延迟第一电信号生成延迟电信号；逻辑与门电路，与功分电路的另一路输出端电连接以接收第二电信号，与延迟电路的输出端电连接以接收延迟电信号，用于将第二电信号和延迟电信号进行与逻辑运算得到驱动电信号；激光驱动器，与逻辑与门电路的输出端电连接，用于接收驱动电信号以驱动激光器发光。本申请公开的光模块，能够在电信号转化成光脉冲信号之前进行色散补偿，抵消光脉冲信号在光纤中的脉冲展宽，从而保证光脉冲信号的长距离传输。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着光通信行业的不断发展和网民对网络服务质量的不断提高，对光纤通信系统的要求也越来越高，光模块作为光纤通信系统的核心器件，负责完成光电和电光转换。

如图1所示，是现有技术提供的一种光模块结构示意图。如图1所示，光模块主要包括激光驱动器和光发射组件，其中，光发射组件包括激光二极管和光电二极管，激光驱动器提供激光二极管发光所必须的偏置电流，使激光二极管发光，并将光脉冲信号耦合至光纤中传输。光电二极管采集激光二极管的背光并转换成背光电流反馈至激光驱动器，激光驱动器利用背光电流监控激光二极管的发光功率，使激光二极管发光功率恒定。

由于光的频谱成份不同，光脉冲信号在光纤传输的过程中，不同波长的光载波的群速度不同，从而引起脉冲展宽。随着光脉冲信号传输的距离越长，光脉冲信号的展宽越严重，当光脉冲的宽度达到一定程度，脉冲之间的时间间隔变小或无间隔，导致光接收机接收到持续的光，从而引起误码。

发明内容

本申请提供了光模块，以解决随着光脉冲信号传输的距离越长，光脉冲信号的展宽越严重，当光脉冲的宽度达到一定程度，脉冲之间的时间间隔变小或无间隔，从而引起误码的问题。

第一方面，本申请提供了一种光模块，包括：功分电路、延迟电路、逻辑与门电路、激光驱动器及激光器，其中：

所述功分电路，用于将来自上位机的电信号按功率分为第一电信号和第二电信号；

所述延迟电路，与所述功分电路的一路输出端电连接以接收所述第一电信号，用于延迟所述第一电信号以生成延迟电信号；

所述逻辑与门电路，与所述功分电路的另一路输出端电连接以接收所述第二电信号，与所述延迟电路的输出端电连接以接收所述延迟电信号，用于将所述第二电信号和延迟电信号进行与逻辑运算得到驱动电信号；

所述激光驱动器，与所述逻辑与门电路的输出端电连接，用于接收所述驱动电信号以驱动所述激光器发光。

有益效果包括：

本申请公开的光模块中，功分电路将上位机的电信号分为与上位机的电信号仅功率不同的两个电信号：第一电信号和第二电信号，其中第一电信号经过延迟电路延迟一定时间后输入逻辑与门电路，第二电信号同样输入逻辑与门电路，将延迟电信号与未延迟的第二电信号进行与逻辑运算，其中，延迟电信号与第二电信号的高电平与高电平进行与逻辑运算得到高电平、高电平与低电平进行与逻辑运算得到低电平、低电平与低电平进行与逻辑运算得到低电平，由此可知，第二电信号和延迟电信号的部分高电平和低电平进行与逻辑运算得到低电平，从而使输出的驱动电信号的脉宽相对于第二电信号和延迟电信号的脉宽变窄，相邻高电平之间的时间间隔增加，使光脉冲在光纤传输中由于色散引起的脉冲展宽得到补偿。与此同时，驱动电信号的脉宽变窄，也就是高电平的持续时间变短，并不影响相同时间段内携带的数据信息。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是现有技术提供的一种光模块结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种信号时序延迟示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种光模块结构示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种光模块结构示意图；

图6为本申请实施例提供的再一种光模块结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

激光器发出光的光谱存在一定的波长宽度，也就是说光的频谱成分存在一定的多频率成分，光的频谱不同，造成不同波长的光载波的群速度不同，从而引起色散，导致光脉冲的脉冲展宽发生变化。因此，光脉冲信号在光纤的传输中，其传输距离除了受损耗的影响，还受色散的影响。

本申请实施例提供的光模块，在电信号转换成光脉冲信号之前对色散进行补偿，从而抑制光脉冲信号在光纤中的色散。参见图2，为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图。

如图2所示，本申请提供的光模块包括功分电路11、延迟电路12、逻辑与门电路13、激光驱动器14及激光器15，其中，功分电路11、延迟电路12及逻辑与门电路13设置在激光驱动器14的前端，通过延迟电路12对其中一路电信号的发送时间进行延迟，然后将延迟后的电信号与另一路电信号进行与逻辑运算得到驱动电信号，使得输入激光驱动器14的驱动电信号的脉宽变窄，脉冲与脉冲之间的间隔时间变长。

功分电路11与上位机的输出端连接，用于接收上位机发送的电信号，并将电信号按照功率分为两路电信号：第一电信号和第二电信号，延迟电路12与功分电路11的其中一路输出端电连接，从而接收第一电信号，将第一电信号的发送时间延迟预设时间，得到延迟电信号。逻辑与门电路13与延迟电路12的输出端以及功分电路11的另一路输出端电连接，将功分电路11输出的第二电信号及延迟电路12输出的延迟电信号进行与逻辑运算，也就是说将延迟后的延迟电信号与未延迟的第二电信号进行与逻辑运算，得到脉冲之间的间隔时间变长、脉宽变窄的驱动电信号。

在具体实施过程中，功分电路11主要将上位机发送的电信号按照功率分为两路电信号，其中，分成的两路电信号可以为两路功率不同的电信号，也可以为两路功率相同的电信号。

进一步的，功分电路11设置为二路功分电路，二路功分电路将电信号平均分为功率相等的两路电信号，延迟电路12将其中一路电信号的发送时间延迟，例如，将第一电信号的发送时间延迟四分之一周期，当两路电信号经过逻辑与门电路13的与逻辑运算后输出驱动电信号，由于延迟电信号和未延迟的电信号进行与逻辑运算，使得延迟电信号和未延迟的电信号的部分高电平和低电平进行与逻辑运算得到低电平，从而使输出的驱动电信号的脉宽相对于上位机发送的电信号的脉宽变窄。

具体参见图3，为本申请实施例提供的一种信号时序延迟示意图。

如图3所示，二路功分电路将电信号平均分为TX1和TX2两路电信号，其中TX2路电信号经过延迟电路12，延迟电路12将TX2路电信号延迟1/4T，TX1路电信号直接从二路功分器的输出端输入逻辑与门电路13，逻辑与门电路13接收到正常发送的TX1路电信号以及延迟1/4T的TX2路电信号。

由于二路功分电路将电信号平均分为功率相同的TX1和TX2电信号，所以TX1和TX2电信号只是功率上减小，携带的数据信息与上位机发送的信号相同。由图3可知，TX1和TX2对应的电信号为10100100011001。

经过与逻辑运算，对于同一时刻下的电信号根据高电平与高电平进行与逻辑运算得到高电平、高电平与低电平进行与逻辑运算得到低电平、低电平和高电平进行与逻辑运算得到低电平，从而得到脉宽变窄的驱动电信号TX-Out。

TX-Out电信号相对于TX1和TX2的脉宽变窄，脉冲与脉冲之间的间隔时间增大，TX-Out对应的电信号为10100100011001，与TX1和TX2的电信号相同，因此，携带的数据信息也相同。

激光驱动器14接收脉冲之间的间隔时间变长、脉宽变窄的驱动电信号，根据驱动电信号提供激光器15发光所需要的偏置电流，激光器15根据偏置电流将电信号转换成光脉冲信号，并将光脉冲信号耦合至光纤中传输。

由于驱动电信号的脉宽变窄，则转换成的光脉冲信号的脉宽也变窄，驱动电信号的相邻脉冲之间的间隔时间变长，因此，转换成的光脉冲信号的脉冲之间的间隔时间变长，也就是说光脉冲信号的脉宽提前进行了色散补偿。当光脉冲信号在光纤中传输时，由于脉冲之间的间隔时间变大，在传输相同距离的情况下，脉冲之间的时间间隔比色散补偿之前大；另外，由于脉宽变窄，在传输相同距离的情况下，脉宽比色散补偿之前窄。所以，在光脉冲信号的脉宽达到光接收机的判决容限之前，可以传输更远的距离。

延迟电路12对第一电信号的发送时间的延迟时间不同，对应转换成的光脉冲信号的脉宽不同，延迟时间与光模块发出的光的传输距离呈正比；其中，延迟时间越大，光脉冲信号的脉宽越窄，激光器发出的光脉冲信号在光纤中传输的距离越远。在具体实施过程中，其中延迟时间可以在小于0至1/2T之间，T为第一电信号一个周期的时间。延迟时间可在设计电路时根据预设的延迟时间设计。

驱动电信号与上位机发送的电信号相比，驱动电信号的脉宽变窄，占空比变小，因此携带的数据信息与未进行功分之前携带的数据信息相同。也即是说，功分电路11、延迟电路12及逻辑与门电路13对电信号的压缩不影响携带的数据信息。

由上述描述可知，光脉冲信号的脉宽根据电信号分路后其中一路被延迟的时间而变化，延迟时间越大，光脉冲信号的脉宽越窄，可根据延迟电路12的延迟时间调整，因此，延迟电路12在1/2T时间内，延迟的时间越长，光脉冲信号的脉宽越窄。具体实现过程中，可预置延迟电路12的延迟时间，使延迟电路12的延迟时间不变，也可以通过控制器灵活调整延迟电路12的延迟时间。

参见图4，为本申请实施例提供的另一种光模块结构示意图。

如图4所示，光模块在上述实施例的基础上还包括控制器16，所述控制器16可设置为MCU。控制器16的输入端可以与逻辑与门电路13的输出端电连接，控制器16的输出端电连接至延迟电路12，控制器16用于接收逻辑与门电路13合并得到的驱动电信号，从而根据该驱动电信号获取激光器产生光脉冲信号的脉宽，进而控制延迟电路12对第一电信号的延迟时间。

或者，控制器16直接根据系统要求的光脉冲信号宽度，确定延迟电路12的延迟时间。另外，也可以在具体工作过程中，实时根据获得该脉宽确定是否满足预设脉宽，实时调整延迟电路12的延迟时间，从而更加精确的控制光脉冲信号的脉宽。

进一步的，也可以根据光脉冲信号在光纤中传输的距离，调整延迟电路12的延迟时间。因此，通过电预色散补偿的方式，通过调整延迟电路12的延迟时间，确定不同传输距离所需要预补偿关系，从而实现光脉冲信号的长距离传输。

参见图5，为本申请实施例提供的又一种光模块结构示意图。

如图5所示，光模块包括定向耦合器21、反相电路23、移相电路22和功率合成电路24。

定向耦合器21具有功率分配的功能，可将由上位机发送的电信号耦合成两路功率相同的信号。移相电路22和反相电路23分别与定向耦合器21的第一输出端和第二输出端电连接，移相电路22将第一输出端输出的信号进行移相处理，使第一路电信号的相位移动预设角度，得到移相电信号；反相电路23将第二输出端输出的信号进行反相，使第二路电信号的相位反转，得到反相电信号。

功率合成电路24与移相电路22和反相电路23的输出端电连接，将移相电信号和反相电信号合成为一路电信号，由于两路信号的相位相反，所以合路后能够达到信号对消的目的，从而将电信号压缩，得到驱动电信号。

信号对消的比例越大，则对电信号的压缩越大，因此，可通过控制移相电路22对第一路电信号相位的偏移，控制对电信号的压缩比例。所以，参见图6，为本申请实施例提供的再一种光模块结构示意图。

如图6所示，在图5所示色散补偿光模块的基础上，本申请实施例提供的光模块还包括控制器16，控制器16用于获取功率合成电路24输出端输出的驱动电信号，根据驱动电信号获取该驱动电信号驱动激光器产生光脉冲信号的脉宽，进一步判断脉冲宽度是否符合传输距离对应的脉宽，如果不符合，则控制移相电路22中第一路电信号相位移动的角度。

通过设置控制器16，使控制器16实时监控光脉冲信号的脉宽，并根据光脉冲信号的宽度实时调整移相电路22对电信号的移相，实现对光脉冲信号脉宽的实时、精确调节。控制器16的输入端口可与功率合成电路24输出端电连接，或者与激光驱动器14的输入端电连接。控制器16在控制移相电路22的移相时，充分考虑移相电路22、功率合成电路24、激光驱动器14和激光器15中信号的损耗。

在功率合成电路24和激光驱动器14之间可设置放大器，以弥补电信号的功率损耗。同时，也防止信号由于损耗过多影响激光器15将驱动电信号转化成光脉冲信号。

由上述描述可知，本申请实施例提供的光模块在激光驱动器14的前端设置定向耦合器21、反相电路23、移相电路22和功率合成电路24将电信号进行压缩，得到脉宽变窄的驱动电信号，并且通过控制器16监测光脉冲信号的脉宽是否符合传输距离对应的脉宽，对移相电路22的移相角度进行调整，从而实现光脉冲信号在光纤传输中的色散补偿，保证光脉冲信号的长距离传输。

另外，在本申请实施例中，在上述图4或6提供的光模块的基础之上，为了保证在驱动光模块发光过程中能够实时满足光在光纤中传输距离的要求，可以通过控制器控制延迟电路对第一电信号的延迟时间，来实现驱动电路的脉宽变化，从而实现光脉冲信号在光纤传输中的色散补偿，具体的，对于控制器的控制方法而言，可参照如下方法(未在附图中示出相关流程图)：

在步骤S100中，接收逻辑与门电路发送的驱动电信号。

上位机传输至光模块的电信号通过功分电路、延迟电路及逻辑与电路进行脉宽压缩，从而实现将电信号进行压缩得到驱动电信号。本申请实施例中的压缩是在同一个周期时间内将电信号高电平的延迟时间缩短，也就是减小电信号的占空比，不影响电信号携带的数据信息。

脉宽被压缩后的驱动电信号输入激光驱动器中，激光驱动器根据驱动电信号驱动激光器产生光脉冲信号，同时，逻辑与门电路发送的驱动电信号也同时输入至控制器。

在步骤S200中，根据所述驱动电信号获取激光器产生光脉冲信号的脉宽。

由于光脉冲信号与驱动电信号是相关的，从驱动电信号到光脉冲信号主要是实现了电光转换，因此，可以通过该驱动电信号间接获取光脉冲信号的脉宽。

在具体实施过程中，可以根据合成后的驱动电信号的高电平占用的时间，从驱动电信号中提取出脉宽信息。具体实现方式在此不详细赘述。

在步骤S300中，如果所述脉宽不满足预设脉宽，则生成包括延迟时间的延迟调整指令，将所述延迟调整指令发送至延迟电路。

控制器根据获取的脉宽，判断脉宽是否符合预设脉宽。进一步的，判断脉宽是否满足预设传输距离对应的脉宽，例如，预设传输距离L对应脉宽M，判断接收到的脉宽是否满足脉宽M，如果满足，则说明此时的驱动电信号满足传输距离L的色散补偿，如果不满足，则需要控制器重新调整光脉冲信号的脉宽。

因此，如果脉宽不满足预设脉宽，则生成延迟调整指令，并将该指令发送给延迟电路。其中，延迟调整指令中携带需要调整的延迟时间。

待延迟电路接收到该延迟调整指令时，既可以获得延迟调整指令中的延迟时间，从而根据该延迟时间对功分电路产生的一路电信号做延迟处理，生成调整后的延迟电信号，进一步由逻辑与门电路将该延迟电信号与另一路电信号合并生成驱动信号，从而由激光驱动器驱动激光器发出符合预设脉宽的光脉冲信号。

在控制器中可存储传输距离与脉宽之间的对应关系，可以表格的形式存储。当接收到光脉冲信号的脉宽后，根据查表确定脉宽是否满足预设传输距离对应的脉宽。预设传输距离为预置在光模块中的传输距离，或者来自外部设备发送的传输距离。不同的传输距离需要的色散补偿不同，也就是说需要在电信号转换成光脉冲信号之前，对其中一路电信号的延迟时间不同。

如果脉宽不满足预设传输距离对应的脉宽，控制器无需对延迟电路发送延迟调整指令则根据预设传输距离计算需要延迟的延迟时间，即可结束流程。

从而实现对色散补偿的灵活调整。针对不同的传输距离，预设不同的延迟时间，既可以实现长距离传输，也可以灵活调整长距离传输需要的色散补偿。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种光模块，其特征在于，包括：功分电路、延迟电路、逻辑与门电路、激光驱动器及激光器，其中：

所述功分电路，用于将来自上位机的电信号按功率分为第一电信号和第二电信号；

所述延迟电路，与所述功分电路的一路输出端电连接以接收所述第一电信号，用于延迟所述第一电信号以生成延迟电信号；

所述逻辑与门电路，与所述功分电路的另一路输出端电连接以接收所述第二电信号，与所述延迟电路的输出端电连接以接收所述延迟电信号，用于将所述第二电信号和延迟电信号进行与逻辑运算得到驱动电信号；

所述激光驱动器，与所述逻辑与门电路的输出端电连接，用于接收所述驱动电信号以驱动所述激光器发光。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述延迟电路用于将所述第一电信号延迟预设时间生成延迟电信号，所述预设时间与光模块发出的光的传输距离呈正比。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述预设时间为1/4T，其中，所述T为第一电信号一个周期的时间。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述驱动信号与所述上位机发送的电信号携带的数据信息相同。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述功分电路为二路功分电路，所述二路功分电路将所述电信号平均分为两路功率相同的第一电信号和第二电信号。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：

控制器，与所述逻辑与门电路的输出端连接，用于接收所述驱动电信号，根据所述驱动电信号获取激光器产生光脉冲信号的脉宽，以根据脉宽控制所述延迟电路的延迟时间。