CN109061812B - 可调式小波长间隔光收发器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调式小波长间隔光收发器，包括：激光发射器、隔离器、梳状滤波器、单模光纤适配器和激光接收器，激光发射器、隔离器、梳状滤波器和单模光纤适配器设置在同一水平高度上，隔离器设置在激光发射器和梳状滤波器之间，单模光纤适配器安装在梳状滤波器上远离激光发射器的一端，激光接收器设置在梳状滤波器侧方，通过PLC梳状滤波器代替传统的空间光梳状滤波器，通过改变激光发射器内部的温度从而改变激光的波长，从而与梳状滤波器配合使用完成双路复用，以达到使发射端的光顺利通过滤波器并进入单模光纤，并防止接收光信号进入到光发射端，同时防止本地发射端的光信号直接进入本地接收端，引起光串扰问题，简化工艺，降低成本的目的。

Description

可调式小波长间隔光收发器
技术领域
本发明涉及单纤双向光收发器技术领域，具体涉及一种可调式小波长间隔光收发器。
背景技术
近年来，随着4G及5G网络的部署日趋深入，基站数量越来越多，站点越来越密，基站深度覆盖要求部署的位置更加靠近用户，因此BBU,RRU等集中部署，基站异构组网等技术成为移动网络的发展趋势。当前，移动前传承载以点对点的光纤直接连接方式为主，存在光纤资源消耗严重、扩容困难，建设和运营成本高，安装容易出错等一系列难题，如何解决这些难题成为关注的焦点。
应用于无线光通信的光收发器根据使用的传输方式可分为单纤双向光收发器和双纤光收发器。双纤光收发器需用两根光纤，一根光纤上行传输，一根光纤下行传输，两者使用的波长相同，因使用两根光纤因而建设和运营成本较高，单纤双向光收发器虽然只用一根光纤，但由于是不同波长，需用到两种不同的光模块，给运营维护带来了困难，现有的单纤双向光收发器接收端采用滤波片进行分光，无法屏蔽来自发射端的光信号，因此发射光对接收端有严重的信号干扰，而且布网时，光纤上任一节点的反射都会造成发射光信号返回器件，造成接收端工作异常。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种可调式小波长间隔光收发器，以达到使发射端的光顺利通过滤波器并进入单模光纤，并防止接收光信号进入到光发射端，同时防止本地发射端的光信号直接进入本地接收端，引起光串扰问题的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种可调式小波长间隔光收发器，所述光收发器包括：激光发射器、隔离器、梳状滤波器、单模光纤适配器和激光接收器，所述激光发射器、隔离器、梳状滤波器和单模光纤适配器设置在同一水平高度上，所述隔离器设置在激光发射器和梳状滤波器之间，所述单模光纤适配器安装在梳状滤波器上远离激光发射器的一端，所述激光接收器设置在梳状滤波器侧方；
所述激光发射器内设置有：用于改变激光发射器内部温度的热电制冷器、用于监控温度和功率变化的背光监控PD和用于实现电光转换和发射激光的LD芯片，所述LD芯片设置在激光发射器内靠近激光发射口的位置，所述背光监控PD设置在LD芯片后方；所述隔离器，防止发射器发出的激光反射回发射器而影响发射器工作性能；所述梳状滤波器包括：用于调节滤波器温度的加热电极、用于监控本地激光发射器发射来的激光功率的发射光监控PD和用于监控接收光状态的接收光监控PD，所述发射光监控PD和所述接收光监控PD均设置在梳状滤波器的一侧；所述单模光纤适配器，用于将本地激光发射器发射的光信号传输至对端的激光接收器,还用于将对面激光发射器发射来的光信号传输至本地的激光接收器；所述激光接收器包括：用于接收激光并实现光电转换的PD芯片；
所述激光发射器中LD芯片发射出来的光信号穿过隔离器进入梳状滤波器，进入梳状滤波器的光信号再经过单模光纤后发送到远端的激光接收器。
进一步地，所述热电制冷器改变激光发射器温度从而调节LD芯片的发射波长。
进一步地，所述梳状滤波器中设置有加热电极，所述加热电极调节滤波器温度从而使滤波曲线左右平移和控制不同波长激光的通止状态。
进一步地，所述发射光监控PD监控激光发射器发射来的激光功率是监控是否存在功率损失，也是判断激光发射器发射的激光与梳状滤波器内的透射波长是否对齐。
进一步地，所述接收光监控PD监控远端是否有光信号发送至本地光模块。
一种可调式小波长间隔光收发方法，所述方法包括：本地激光发射器发射光信号至远端激光接收器和本地激光接收器接收远端激光发射器发射来的光信号；
所述本地激光发射器发射光信号至远端激光接收器的具体步骤包括：本地激光发射器发射光信号至梳状滤波器；通过梳状滤波器内的发射光监控PD监控本地激光发射的光信号是否全部进入到单模光纤适配器；如果发射光监控PD接收到光信号，则调节本地激光发射器的温度和梳状滤波器内的温度，从而使本地激光发射器与梳状滤波器的波长对齐，直到本地发射光监控PD接收到的光信号趋近于0为止；单模光纤适配器将光信号传输至远端的激光接收器；
所述本地激光接收器接收远端激光发射器发射来的光信号的具体步骤包括：梳状滤波器通过单模光纤适配器接收来自对端激光发射器发射的光信号；5％-10％的光信号进入到梳状滤波器中的接收光监控PD，90％-95％的光信号进入到本地激光接收器；接收光监控PD判断远端激光发射器的状态。
进一步地，所述本地激光发射器发射光信号至远端激光接收器和本地激光接收器接收远端激光发射器发射来的光信号规则：为发射通道与接收通道适配，所述发射通道与接收通道适配具体为：当本地的发射通道为奇数通道时，本地的接收通道为偶数通道，此时远端的接收通道为奇数通道，远端的发射通道为偶数通道；当本地的发射通道为偶数通道时，本地的接收通道为奇数通道，此时远端的接收通道为偶数通道，远端的发射通道为奇数通道。
进一步地，所述接收光监控PD判断远端激光发射器的状态的方法是：当本地激光接收器无光、接收光监控PD也无光时，则判断为远端无光模块；当本地激光接收器无光、接收光监控PD有光时，随机延时并切换奇/偶通道，切换次数大于三次后仍为当前状态时，则判断为远端无光模块，切换次数小于三次且本地激光接收器和接收光监控PD均有光则判断为远端激光发射与本地激光接收适配；当本地激光接收器和接收光监控PD均有光，但两者比例异常时，则判断为对面有光模块、但激光波长处于奇数通道和偶数通道的中间状态；当本地激光接收器和接收光监控PD均有光，且两者比例正常时，则判断为远端激光发射与本地激光接收适配。
本发明具有如下优点：
(1).本发明通过基于PLC的梳状滤波器代替传统的空间光学梳状滤波器，有效的防止接收光信号进入到光发射端，同时防止本地发射端的光信号直接进入本地接收端，引起光串扰问题，同时缩小了器件的体积，简化了组装工艺。
(2).本发明通过改变激光发射器内部的温度从而改变激光的波长，从而与梳状滤波器配合使用完成双路复用。
(3).本发明可以实现两端光模块相同，自动实现波长对耦和握手机制，给网络系统的运营维护带来了极大的便利。
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简单地介绍。
图1为本发明实施例公开的可调式小波长间隔光收发器结构示意图；
图2为本发明实施例公开的梳状滤波器发射端激光透过率示意图；
图3为本发明实施例公开的两端光模块的波长对齐机制图；
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1、激光发射器；2、隔离器；3、梳状滤波器；4、单模光纤适配器；5、激光接收器；6、热电制冷器；7、背光监控PD；8、LD芯片；9、加热电极；10、发射光监控PD；11、接收光监控PD；12、PD芯片。
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。
本发明提供了一种可调式小波长间隔光收发器，其工作原理是通过基于PLC的梳状滤波器代替传统的空间光学梳状滤波器，通过改变激光发射器内部的温度从而改变激光的波长，从而与梳状滤波器配合使用完成双路复用，以达到使发射端的光顺利通过滤波器并进入单模光纤，并防止接收光信号进入到光发射端，同时防止本地发射端的光信号直接进入本地接收端，引起光串扰问题的目的。
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种可调式小波长间隔光收发器，所述光收发器包括：激光发射器1、隔离器2、梳状滤波器3、单模光纤适配器4和激光接收器5，所述激光发射器1、隔离器2、梳状滤波器3和单模光纤适配器4设置在同一水平高度上，所述隔离器2设置在激光发射器1和梳状滤波器3之间，所述单模光纤适配器4安装在梳状滤波器3上远离激光发射器1的一端，所述激光接收器5设置在梳状滤波器3侧方；
所述激光发射器1内设置有：用于改变激光发射器1内部温度的热电制冷器6、用于监控温度和功率变化的背光监控PD7和用于实现电光转换和发射激光的LD芯片8，所述LD芯片8设置在激光发射器1内靠近激光发射口的位置，所述背光监控PD7设置在LD芯片8后方；所述隔离器2，用于防止发射器发出的激光反射回发射器而影响发射器工作性能；所述梳状滤波器3包括：用于调节滤波器温度的加热电极9、用于监控本地激光发射器1发射来的激光功率的发射光监控PD10和用于监控接收光状态的接收光监控PD11，所述发射光监控PD10和所述接收光监控PD11均设置在梳状滤波器3的一侧；所述单模光纤适配器4，用于将本地激光发射器1发射的光信号传输至对端的激光接收器5,还用于将对面激光发射器1发射来的光信号传输至本地的激光接收器5；所述激光接收器5包括：用于接收激光并实现光电转换的PD芯片12；
所述激光发射器1中LD芯片8发射出来的光信号穿过隔离器2进入梳状滤波器3，进入梳状滤波器3的光信号再经过单模光纤后发送到远端的激光接收器5。
进一步地，所述热电制冷器6改变激光发射器1温度从而调节LD芯片8的发射波长。
进一步地，所述梳状滤波器3中设置有加热电极9，所述加热电极9调节滤波器温度从而使滤波曲线左右平移和控制不同波长激光的通止状态。
进一步地，所述发射光监控PD10监控激光发射器1发射来的激光功率是监控是否存在功率损失，也是判断激光发射器1发射的激光与梳状滤波器3内的透射波长是否对齐。
进一步地，所述接收光监控PD11监控远端是否有光信号发送至本地光模块。
一种可调式小波长间隔光收发方法，所述方法包括：本地激光发射器1发射光信号至远端激光接收器5和本地激光接收器5接收远端激光发射器1发射来的光信号；
所述本地激光发射器1发射光信号至远端激光接收器5的具体步骤包括：本地激光发射器1发射光信号至梳状滤波器3；通过梳状滤波器3内的发射光监控PD10监控本地激光发射的光信号是否全部进入到单模光纤适配器4；如果发射光监控PD10接收到光信号，则调节本地激光发射器1的温度和梳状滤波器3内的温度，从而使本地激光发射器1与梳状滤波器3的波长对齐；单模光纤适配器4将光信号传输至远端的激光接收器5；
所述本地激光接收器5接收远端激光发射器1发射来的光信号的具体步骤包括：梳状滤波器3通过单模光纤适配器4接收来自对端激光发射器1发射的光信号；5％-10％的光信号进入到梳状滤波器3中的接收光监控PD11，90％-95％的光信号进入到本地激光接收器5；接收光监控PD判断远端激光发射器1的状态。
进一步地，所述本地激光发射器1发射光信号至远端激光接收器5和本地激光接收器5接收远端激光发射器1发射来的光信号规则：为发射通道与接收通道适配，所述发射通道与接收通道适配具体为：当本地的发射通道为奇数通道时，本地的接收通道为偶数通道，此时远端的接收通道为奇数通道，远端的发射通道为偶数通道；当本地的发射通道为偶数通道时，本地的接收通道为奇数通道，此时远端的接收通道为偶数通道，远端的发射通道为奇数通道。
进一步地，所述接收光监控PD判断远端激光发射器1的状态的方法是：当本地激光接收器5无光、接收光监控PD也无光时，则判断为远端无光模块；当本地激光接收器5无光、接收光监控PD有光时，随机延时并切换奇/偶通道，切换次数大于三次后仍为当前状态时，则判断为远端无光模块，切换次数小于三次且本地激光接收器5和接收光监控PD均有光则判断为远端激光发射与本地激光接收适配；当本地激光接收器5和接收光监控PD均有光，但两者比例异常时，则判断为对面有光模块、但激光波长处于奇数通道和偶数通道的中间状态；当本地激光接收器5和接收光监控PD均有光，且两者比例正常时，则判断为远端激光发射与本地激光接收适配。
如图2所示，有波长a及波长间隔△λ，当梳状滤波器3工作在温度T1+n*△T时(△T＝2*(T2-T1))，发射通道允许波长a+n*△λ的光通过，定义波长a+n*△λ为偶数通道，发射通道阻止波长a+(n+1/2)*△λ的光通过，定义波长a+(n+1/2)*△λ为奇数通道，接收通道相反；当梳状光滤波器3工作在温度T2+n*△T时，发射通道允许奇数通道的光通过，而阻止偶数通道的光通过，接收通道相反，带接收光监控PD，接收来自单模光纤端5％的光，用以监控对端是否有光信号输入。
工作时，对于A器件，打开热电制冷器使激光器工作在梳状滤波器T1+n*△T温度点透射曲线的某个透射极大点，输出偶数通道波长的光；调节加热电阻使得梳状滤波器工作在温度点T1+n*△T，从而使激光器的光可以通过梳状滤波器，此时波长奇数通道的光进过光纤进入到梳状滤波器，可以几乎无损耗的通过并进入到A器件的接收器,同时保证A器件发射器的光可以几乎无损耗地进入B器件的接收器。
对B器件，打开热电制冷器使激光器工作在梳状滤波器T2+n*△T温度点透射曲线的某个透射极大点，输出奇数通道波长的光；调节加热电阻使得梳状滤波器工作在温度点T2+n*△T，从而使激光器的光可以通过梳状滤波器，此时波长偶数通道的光进过光纤进入到梳状滤波器，可以几乎无损耗的通过并进入到接收器。
A器件和B器件之间通过光模块硬件驱动建立以下协商机制，使得接收和发射波长对偶，从而实现点到点通信，A器件和B器件为两种工作状态下的激光发射器。
方案一：每只模块出厂时，发射端都初始化为某一种通道，比如偶数通道。同时记录接收光监控通道11和接收PD 12的光电流比例，作为后续判断光模块工作状态的依据模块实时监控发射光监控端口和接收端，和接收光监控PD接收的光功率，根据3个端口接收光的状态，判断当前的链路状态，如下表所示。
表1链路状态组合表
Figure BDA0001777880760000061
方案二：
每只光模块出厂时，都写入奇偶通道两种工作状态的信息。
在系统级规定每个端口所用通道类型，如所有上行采用偶数通道，下行采用奇数通道，光模块工作时的通道状态由具体所在的板卡定义，不需要两端光模块的协商。
如图3所示,图3为两端光模块的波长对齐机制图.当本地激光接收器5无光、接收光监控PD也无光时，则判断为远端无光模块；当本地激光接收器5无光、接收光监控PD有光时，随机延时并切换奇/偶通道，切换次数大于三次后仍为当前状态时，则判断为远端无光模块，切换次数小于三次且本地激光接收器5和接收光监控PD均有光则判断为远端激光发射与本地激光接收适配；当本地激光接收器5和接收光监控PD均有光，但两者比例异常时，则判断为对面有光模块、但激光波长处于奇数通道和偶数通道的中间状态；当本地激光接收器5和接收光监控PD均有光，且两者比例正常时，则判断为远端激光发射与本地激光接收适配。
以上所述的仅是本发明所公开的一种可调式小波长间隔光收发器的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可调式小波长间隔光收发器，其特征在于，所述光收发器包括：激光发射器、隔离器、梳状滤波器、单模光纤适配器和激光接收器，所述激光发射器、隔离器、梳状滤波器和单模光纤适配器设置在同一水平高度上，所述隔离器设置在激光发射器和梳状滤波器之间，所述单模光纤适配器安装在梳状滤波器上远离激光发射器的一端，所述激光接收器设置在梳状滤波器侧方；
所述激光发射器内设置有：用于改变激光发射器内部温度的热电制冷器、用于监控温度和功率变化的背光监控PD和用于实现电光转换和发射激光的LD芯片，所述LD芯片设置在激光发射器内靠近激光发射口的位置，所述背光监控PD设置在LD芯片后方；所述隔离器，用于防止发射器发出的激光反射回发射器；所述梳状滤波器包括：用于调节滤波器温度的加热电极、用于监控本地激光发射器发射来的激光功率的发射光监控PD和用于监控接收光状态的接收光监控PD，所述发射光监控PD和所述接收光监控PD均设置在梳状滤波器的一侧；所述单模光纤适配器，用于将本地激光发射器发射的光信号传输至对端的激光接收器,还用于将对面激光发射器发射来的光信号传输至本地的激光接收器；所述激光接收器包括：用于接收激光并实现光电转换的PD芯片；
所述激光发射器中LD芯片发射出来的光信号穿过隔离器进入梳状滤波器，进入梳状滤波器的光信号再经过单模光纤后发送到远端的激光接收器；
所述光收发器的收发方法包括：本地激光发射器发射光信号至远端激光接收器和本地激光接收器接收远端激光发射器发射来的光信号；
所述本地激光发射器发射光信号至远端激光接收器的具体步骤包括：本地激光发射器发射光信号至梳状滤波器；通过梳状滤波器内的发射光监控PD监控本地激光发射的光信号是否全部进入到单模光纤适配器；如果发射光监控PD接收到光信号，则调节本地激光发射器的温度和梳状滤波器内的温度，从而使本地激光发射器与梳状滤波器的波长对齐，直到本地发射光监控PD接收到的光信号趋近于0为止；单模光纤适配器将光信号传输至远端的激光接收器；
所述本地激光接收器接收远端激光发射器发射来的光信号的具体步骤包括：梳状滤波器通过单模光纤适配器接收来自对端激光发射器发射的光信号；5％-10％的光信号进入到梳状滤波器中的接收光监控PD，90％-95％的光信号进入到本地激光接收器；接收光监控PD判断远端激光发射器的状态；
所述接收光监控PD判断远端激光发射器的状态的方法是：当本地激光接收器无光、接收光监控PD也无光时，则判断为远端无光模块；当本地激光接收器无光、接收光监控PD有光时，随机延时并切换奇偶通道，切换次数大于三次后仍为当前状态时，则判断为远端无光模块，切换次数小于三次且本地激光接收器和接收光监控PD均有光则判断为远端激光发射与本地激光接收适配；当本地激光接收器和接收光监控PD均有光，但两者比例异常时，则判断为对面有光模块、但激光波长处于奇数通道和偶数通道的中间状态；当本地激光接收器和接收光监控PD均有光，且两者比例正常时，则判断为远端激光发射与本地激光接收适配。
2.根据权利要求1所述的可调式小波长间隔光收发器，其特征在于，所述热电制冷器改变激光发射器温度从而调节LD芯片的发射波长。
3.根据权利要求1所述的可调式小波长间隔光收发器，其特征在于，所述梳状滤波器中设置有加热电极，所述加热电极调节滤波器温度从而使滤波曲线左右平移和控制不同波长激光的通止状态。
4.根据权利要求1所述的可调式小波长间隔光收发器，其特征在于，所述发射光监控PD监控激光发射器发射来的激光功率是否存在功率损失，也是判断激光发射器发射的激光与梳状滤波器内的透射波长是否对齐。
5.根据权利要求1所述的可调式小波长间隔光收发器，其特征在于，所述接收光监控PD监控远端是否有光信号发送至本地光模块。
6.一种可调式小波长间隔光收发方法，其特征在于，所述方法包括：本地激光发射器发射光信号至远端激光接收器和本地激光接收器接收远端激光发射器发射来的光信号；
所述本地激光发射器发射光信号至远端激光接收器的具体步骤包括：本地激光发射器发射光信号至梳状滤波器；通过梳状滤波器内的发射光监控PD监控本地激光发射的光信号是否全部进入到单模光纤适配器；如果发射光监控PD接收到光信号，则调节本地激光发射器的温度和梳状滤波器内的温度，从而使本地激光发射器与梳状滤波器的波长对齐，直到本地发射光监控PD接收到的光信号趋近于0为止；单模光纤适配器将光信号传输至远端的激光接收器；
所述本地激光接收器接收远端激光发射器发射来的光信号的具体步骤包括：梳状滤波器通过单模光纤适配器接收来自对端激光发射器发射的光信号；5％-10％的光信号进入到梳状滤波器中的接收光监控PD，90％-95％的光信号进入到本地激光接收器；接收光监控PD判断远端激光发射器的状态；
所述接收光监控PD判断远端激光发射器的状态的方法是：当本地激光接收器无光、接收光监控PD也无光时，则判断为远端无光模块；当本地激光接收器无光、接收光监控PD有光时，随机延时并切换奇偶通道，切换次数大于三次后仍为当前状态时，则判断为远端无光模块，切换次数小于三次且本地激光接收器和接收光监控PD均有光则判断为远端激光发射与本地激光接收适配；当本地激光接收器和接收光监控PD均有光，但两者比例异常时，则判断为对面有光模块、但激光波长处于奇数通道和偶数通道的中间状态；当本地激光接收器和接收光监控PD均有光，且两者比例正常时，则判断为远端激光发射与本地激光接收适配。
7.根据权利要求6所述的可调式小波长间隔光收发方法，其特征在于，所述本地激光发射器发射光信号至远端激光接收器和本地激光接收器接收远端激光发射器发射来的光信号规则为：发射通道与接收通道适配，所述发射通道与接收通道适配具体为：当本地的发射通道为奇数通道时，本地的接收通道为偶数通道，此时远端的接收通道为奇数通道，远端的发射通道为偶数通道；当本地的发射通道为偶数通道时，本地的接收通道为奇数通道，此时远端的接收通道为偶数通道，远端的发射通道为奇数通道。
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