CN109067464A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种光模块，涉及光纤通信技术领域。该光模块用于接收突发光，包括：光源装置、光耦合装置、第一光探测器、第一跨阻放大器、以及限幅放大器；光源装置用于发出波长与突发光的波长相同的连续光；光耦合装置用于接收连续光和突发光，输出经连续光和突发光合并得到的第一光信号，第一光信号的光功率差值小于突发光的光功率差值；第一光探测器用于接收第一光信号，并将第一光信号转换为相应的电流信号；第一跨阻放大器与第一光探测器电连接，用于在连续模式下将电流信号转换为第一电压信号；限幅放大器与第一跨阻放大器电连接，用于基于第一电压信号转换出突发光对应的数字信号。

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

光模块是光纤通信系统的重要组成部分，用于接收光信号，并通过信号转换、信号放大等过程将光信号转换为对应的数字信号。通常，光模块中包括用于放大信号的跨阻放大器。

随着通信技术的发展，25G以太网无源光网络(Ethernet Passive OpticalNetwork，EPON)成为了光纤通信系统的主流趋势。在EPON领域，光模块需能接收高速突发信号，但是突发跨阻放大器的技术难度较大，增加了光模块接收高速突发信号的难度。

发明内容

本发明提供一种光模块，以解决相关技术中的缺陷。

本发明实施例提供的光模块，用于接收突发光，包括：光源装置、光耦合装置、第一光探测器、第一跨阻放大器、以及限幅放大器；

所述光源装置用于发出波长与所述突发光的波长相同的连续光；

所述光耦合装置用于接收所述连续光和所述突发光，输出经所述连续光和所述突发光合并得到的第一光信号，所述第一光信号的光功率差值小于所述突发光的光功率差值；

所述第一光探测器用于接收所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为相应的电流信号；

所述第一跨阻放大器与所述第一光探测器电连接，用于在连续模式下将所述电流信号转换为第一电压信号；

所述限幅放大器与所述第一跨阻放大器电连接，用于基于所述第一电压信号转换出数字信号。

本发明所提供的光模块至少具有以下有益效果：

通过光源装置输出具有与突发光相同波长的连续光，使得该连续光和突发光可进行合并。通过光耦合装置合并连续光与突发光，使得光耦合装置输出的第一光信号具有连续分量，以及低于突发光的光功率差值。在这样的情况下，第一光探测器基于第一光信号得到的第一电流信号，能够作为第一跨阻放大器在连续模式下的输入信号。进而通过第一跨阻放大器将第一电流信号转换为第一电压信号，通过限幅放大基于第一电压信号转换出数字信号，实现光模块的接收功能。本发明实施例提供的光模块，通过耦合连续光，使得跨阻放大器在连续模式下接收高速突发信号，规避了跨阻放大器突发模式技术实现难度大的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的接收机电路结构图；

图2是根据另一示例性实施例示出的接收机电路结构图。

附图中各个标记意为：

1、光源装置；

2、光耦合装置；

21、合束器；

22、分束器；

31、第一光探测器；

32、第二光探测器；

41、第一跨阻放大器；

42、第二跨阻放大器；

5、限幅放大器；

61、第一运算放大器；

62、第二运算放大器；

a、突发光；b、连续光；c1、第一光信号；c2、第二光信号。

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。

图1是根据一示例性实施例示出的光模块的本发明实施例提供了一种光模块，用于接收突发光a。如图1所示，该光模块包括：光源装置1、光耦合装置2、第一光探测器31、第一跨阻放大器41、以及限幅放大器5。

其中，光源装置1用于发出波长与突发光a的波长相同的连续光b。光耦合装置2用于接收突发光a和连续光b，输出经突发光a和连续光b合并得到的第一光信号c1，第一光信号c1的光功率差值小于突发光a的光功率差值。第一光探测器31用于接收第一光信号c1，并将第一光信号c1转换为相应的电流信号。第一跨阻放大器41与第一光探测器31电连接，用于在连续模式下将电流信号转换为第一电压信号。限幅放大器5与第一跨阻放大器41电连接，用于基于第一电压信号转换出数字信号。

其中，连续光b的波长与突发光a的波长相同，以便进行耦合；耦合所得第一光信号c1的光功率差值小于突发光a的光功率差值的原理如下：

突发光a的光功率最大值为A1dBm，对应的功率为xmW；突发光a的光功率最小值为A2dBm，对应的功率为ymW，则，

A1＝10×log(x)

A2＝10×log(y)

突发光a的光功率差值(D)为：

连续光b的光强为BdBm，对应的功率为zmW，则第一光信号c1的最大光功率C1dBm，最小光功率C2dBm，分别为：

C1＝10×log(x+z)

C2＝10×log(y+z)

第一光信号c1的光功率差值(D’)为：

可以理解的是，在x、y、z的取值均为正数的条件下，因此D'＜D，换言之，第一光信号c1的光功率差值小于突发光a的光功率差值。

本发明实施例提供的光模块，通过光源装置1输出具有与突发光a相同波长的连续光b，使得该连续光b和突发光a可进行合并。通过光耦合装置2合并连续光b与突发光a，使得光耦合装置2输出的第一光信号c1具有连续分量，并具有低于突发光a的光功率差值。在这样的情况下，第一光探测器31基于第一光信号c1得到的第一电流信号，能够作为第一跨阻放大器41在连续模式下的输入信号。进而通过第一跨阻放大器41将第一电流信号转换为第一电压信号，通过限幅放大器5基于第一电压信号转换出数字信号，实现光模块的接收功能。

本发明实施例提供的光模块，通过耦合连续光b，使得第一跨阻放大器41在连续模式下接收高速突发信号，规避了跨阻放大器突发模式技术实现难度大的问题。

在一个实施例中，连续光b的功率大于突发光a的最大光功率。结合上述第一光信号c1光功率差值小于突发光a的光功率差值的原理，可以看出：连续光b的功率越大，第一光信号c1的光功率差值越小，第一光信号c1与第一跨阻放大器41的连续模式适配性更佳。

可选地，连续光b为直流光。通常突发光a为交流光，通过与直流的连续光b合并得到第一光信号c1，有助于后续去除连续光b对应的偏置分量信号，以得到突发光a对应的数字信号，优化数字信号的信噪比。

在一个实施例中，如图1所示，光耦合装置2还用于输出第二光信号c2，第二光信号c2经连续光b和突发光a合并得到。在这样的情况下，该光模块还包括：

第二光探测器32，用于接收第二光信号c2并转换为第二电流信号。

第二跨阻放大器42，用于接收第二电流信号并转换为第二电压信号。

限幅放大器5与第一跨阻放大器41之间连接第一运算放大器61以实现电连接，第一运算放大器61的输入端与第一跨阻放大器41输出端连接，输出端与限幅放大器5的第一输入端连接。其中，第一运算放大器61用于将第一电压信号转换为第一放大电压信号。

限幅放大器5与第二跨阻放大器42之间连接第二运算放大器62以实现电连接，第二运算放大器62的输入端与第二跨阻放大器42输出端连接，输出端与限幅放大器5的第二输入端连接。其中，第二运算放大器62用于将第二电压信号转换为第二放大电压信号。

限幅放大器5用于接收并判决第一放大电压信号和第二放大电压信号以转换为数字信号。

需要说明的是，第二光信号c2由连续光b和突发光a合并得到，因此第二光探测器32基于第二光信号c2转换得到的第二电流信号同样可作为第二跨阻放大器32在连续模式下的输入信号。

其中，光耦合装置2包括合束器21和分束器22。合束器21用于合并连续光b和突发光a；分束器22用于将连续光b和突发光a合并得到的光信号分束为第一光信号c1和第二光信号c2。

通过合束器21和分束器22能够重新分配连续光b和突发光a的功率。可选地，第一光信号c1和第二光信号c2的功率相同。如此，第一运算放大器61得到的第一放大电压信号与第二运算放大器62得到的第二放大电压信号的幅值相等，以满足限幅放大器5的信号输入要求。

进一步地，在该实施例中，第一光信号c1从光耦合装置2到第一光探测器31的光程，与第二光信号c2从光耦合装置2到第二光探测器32的光程相等。或者，第一光信号c1从光耦合装置2到第一光探测器31的光程，与第二光信号c2从光耦合装置2到第二光探测器32的光程之差小于或者等于光信号光程允许错位的上限。

其中，光信号相位允许错位的上限可选为光速在0.1UI时间内行驶的距离。当第一光信号c1和第二光信号c2的光程之差在该范围内，不会造成光信号明显的偏差；当第一光信号c1和第二光信号c2的光程相同时，不会出现光信号偏差。在这样的情况下，能够提高不同光探测器3输出电流信号的同步性，以避免后续对第一电流信号和第二电流信号进行处理时出现信号失真。

在该实施例中，第一运算放大器61的同相输入端接口与第一跨阻放大器41的同相输出端接口连接，第一运算放大器61的反相输入端接口与第一跨阻放大器41的反相输出端接口连接。第二运算放大器62的同相输入端接口与第二跨阻放大器42的反相输出端接口连接，第二运算放大器62的反相输入端接口与第二跨阻放大器42的同相输出端接口连接。

在这样的情况下，第一跨阻放大器41与第一运算放大器61，以及第二跨阻放大器42与第二运算放大器62均采用差分连接。换言之，第一运算放大器61和第二运算放大器62的输入信号均为差分输入信号。通过运算放大器差分输入、单端输出的方式，能够有效去除第一电压信号和第二电压信号中与连续光b对应的偏置分量信号，提升第一放大电压信号和第二放大电压信号的信噪比；并且限幅放大器5最终能够输出与突发光a相对应的数字信号。

并且，第一运算放大器61与第一跨阻放大器41的差分连接方式输出幅值为两倍输入信号幅值的正向运算放大信号；第二运算放大器62与第二跨阻放大器42的差分连接方式输出幅值为两倍输入信号幅值的反向运算放大信号。并且，当第一光信号c1和第二光信号c2的功率相同时，第一运算放大信号与第二运算放大信号为一对差分信号，满足限幅放大器5差分输入的要求。

在该实施例中，光耦合装置2输出第一光信号c1和第二光信号c2。并通过第一光探测器31、第一跨阻放大器41、及第一运算放大器61对第一光信号c1进行转换；通过第二光探测器32、第二跨阻放大器42、及第二运算放大器62对第二光信号c2进行转换。对第一光信号c1和第二光信号c2分别进行信号转换处理，能够分别去除与b对应的偏置分量信号，有助于提高限幅放大器5输入信号的信噪比，以及限幅放大器5的接收灵敏度，以优化限幅放大器5输出信号的品质，改善光模块的抗干扰性。

图2是根据另一示例性实施例示出的光模块的结构示意图，如图2所示，在一个实施例中，光耦合装置2包括合束器21，用于合并连续光b和突发光a，输出第一光信号c1。第一跨阻放大器41的同相输出端接口与限幅放大器5的第一输入端接口连接，反相输出端接口与限幅放大器5的第二输入端接口连接。

在该实施例中，第一跨阻放大器41输出差分信号，与限幅放大器5差分连接。通过差分连接去除信号中与连续光b对应的偏置分量信号，使得限幅放大器5输出与突发光a对应的数字信号。可选地，限幅放大器5的第一输入端接口为同相输入端接口，第二输入端接口可以为反相输入端接口。

在该实施例中，通过光耦合装置2输出连续光b和突发光a合并得到的第一光信号c1，同样能够利用第一跨阻放大器41在连续模式下接收高速突发信号，且这种方式整体光模块结构简单，易于生产制造。

此外，本发明实施例提供的接收机电路中元器件的型号和类别可选如下：光源装置1可选为分布反馈式激光器。反馈式激光器的输出光单色性好，以满足连续光b与突发光a波长相同的要求。合束器21和分束器22可选为PLC耦合器，或者光纤耦合器。第一光探测器31与第二光探测器32可选为PIN-PD探测器，或者APD探测器。其中，PIN-PD探测器具有更好的强光接收能力，可避免出现信号缺失。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明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发明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下面的权利要求指出。

Claims (9)

1.一种光模块，用于接收突发光，其特征在于，包括：光源装置、光耦合装置、第一光探测器、第一跨阻放大器、以及限幅放大器；

所述光源装置用于发出波长与所述突发光的波长相同的连续光；

所述光耦合装置用于接收所述连续光和所述突发光，输出经所述连续光和所述突发光合并得到的第一光信号，所述第一光信号的光功率差值小于所述突发光的光功率差值；

所述第一光探测器用于接收所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为相应的电流信号；

所述第一跨阻放大器与所述第一光探测器电连接，用于在连续模式下将所述电流信号转换为第一电压信号；

所述限幅放大器与所述第一跨阻放大器电连接，用于基于所述第一电压信号转换出数字信号。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光耦合装置还用于输出第二光信号，所述第二光信号经所述连续光和所述突发光合并得到；

所述光模块还包括：

第二光探测器，用于接收所述第二光信号并转换为第二电流信号；

第二跨阻放大器，用于接收所述第二电流信号并转换为第二电压信号；

所述限幅放大器与所述第一跨阻放大器之间连接第一运算放大器以实现电连接，所述第一运算放大器的输入端与所述第一跨阻放大器输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述限幅放大器的第一输入端连接；

所述第一运算放大器用于将所述第一电压信号转换为第一放大电压信号；

所述限幅放大器与所述第二跨阻放大器之间连接第二运算放大器以实现电连接，所述第二运算放大器的输入端与所述第二跨阻放大器输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述限幅放大器的第二输入端连接；

所述第二运算放大器用于将所述第二电压信号转换为第二放大电压信号；

所述限幅放大器用于接收并判决所述第一放大电压信号和所述第二放大电压信号以转换为所述数字信号。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一运算放大器的同相输入端接口与所述第一跨阻放大器的同相输出端接口连接，反相输入端接口与所述第一跨阻放大器的反相输出端接口连接；

所述第二运算放大器的同相输入端接口与所述第二跨阻放大器的反相输出端接口连接，反相输入端接口与所述第二跨阻放大器的同相输出端接口连接。

4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光耦合装置包括合束器和分束器；

所述合束器用于合并所述连续光和所述突发光，

所述分束器用于将所述连续光和所述突发光合并得到的光信号分束为所述第一光信号和所述第二光信号。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第一光信号从所述光耦合装置到所述第一光探测器的光程，与所述第二光信号从所述光耦合装置到所述第二光探测器的光程相等。

6.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第一光信号从所述光耦合装置到所述第一光探测器的光程，与所述第二光信号从所述光耦合装置到所述第二光探测器的光程之差小于或者等于光信号光程允许错位的上限。

7.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一光信号和所述第二光信号的功率相同。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光耦合装置包括合束器，用于合并所述连续光和所述突发光以输出所述第一光信号；

所述第一跨阻放大器的同相输出端接口与所述限幅放大器的第一输入端接口连接，反相输出端接口与所述限幅放大器的第二输入端接口连接。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的光模块，其特征在于，所述连续光的功率大于所述突发光的最大功率。