CN110943781A - 一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备，包括单模光纤组件、单模限幅放大器、交流耦合电路、多模激光驱动器和多模光纤组件；单模光纤组件用于将第一单模光信号转换为第一差分电信号，并发送至单模限幅放大器；单模限幅放大器用于对第一差分电信号进行放大，并将放大后的第一差分电信号发送至交流耦合电路；交流耦合电路用于将放大后的第一差分电信号发送至多模激光驱动器；多模激光驱动器用于将放大后的第一差分电信号转换为第一电流信号，并发送至多模光纤组件；多模光纤组件用于将第一电流信号转换为第一多模光信号，并发送至多模光纤。本发明能够实现单模光纤和多模光纤之间的模式转换，简化光纤通信拓扑，并降低使用成本。

Description

一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备。
背景技术
随着光纤通信技术的发展，光纤通信系统的应用也越来越广泛，在实际应用中，经常会遇到光纤线路连接的问题，例如，一侧是单模光纤，另一侧是多模光纤，由于单模光纤和多模光纤所使用的光的波段不同，因此单模光纤和多模光纤之间是不可以互联的。
针对上述问题，通常做法是使用两个光纤收发器进行互转，如图1所示，单模光纤和多模光纤之间设置有单模光纤收发器和多模光纤收发器，单模光纤收发器通过网线和多模光纤收发器互联，当光信号经过单模光纤后，先进入单模光纤收发器进行相应处理，再通过网线进入多模光纤收发器进行相应处理，之后再传送给多模光纤；同理，当光信号经过多模光纤后，先进入多模光纤收发器进行相应处理，再通过网线进入单模光纤收发器进行相应处理，之后再传送给单模光纤。但是，这种做法往往会导致光纤通信系统的拓扑较为复杂，并且会增加使用成本。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备，能够实现单模光纤和多模光纤之间的模式转换，简化光纤通信拓扑，并降低使用成本。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备，包括单模光纤组件、单模限幅放大器、交流耦合电路、多模激光驱动器和多模光纤组件；
所述单模光纤组件用于将接收到的单模光纤发送的第一单模光信号转换为第一差分电信号，并将所述第一差分信号发送至所述单模限幅放大器；
所述单模限幅放大器用于对所述第一差分电信号进行放大，并将放大后的第一差分电信号发送至所述交流耦合电路；
所述交流耦合电路用于将所述放大后的第一差分电信号发送至所述多模激光驱动器；
所述多模激光驱动器用于将所述放大后的第一差分电信号转换为第一电流信号，并将所述第一电流信号发送至所述多模光纤组件；
所述多模光纤组件用于将所述第一电流信号转换为第一多模光信号，并将所述第一多模光信号发送至多模光纤。
进一步地，所述模式转换设备还包括单模激光驱动器和多模限幅放大器；
所述多模光纤组件用于将接收到的多模光纤发送的第二多模光信号转换为第二差分电信号，并将所述第二差分电信号发送至所述多模限幅放大器；
所述多模限幅放大器用于对所述第二差分电信号进行放大，并将放大后的第二差分电信号发送至所述交流耦合电路；
所述交流耦合电路用于将所述放大后的第二差分电信号发送至所述单模激光驱动器；
所述单模激光驱动器用于将所述放大后的第二差分电信号转换为第二电流信号，并将所述第二电流信号发送至所述单模光纤组件；
所述单模光纤组件用于将所述第二电流信号转换为第二单模光信号，并将所述第二单模光信号发送至单模光纤。
进一步地，所述单模光纤组件包括单模光接收组件和单模光发射组件；
所述单模光接收组件用于将所述第一单模光信号转换为所述第一差分电信号，并将所述第一差分电信号发送至所述单模限幅放大器；
所述单模光发射组件用于将所述第二电流信号转换为所述第二单模光信号，并将所述第二单模光信号发送至单模光纤。
进一步地，所述多模光纤组件包括多模光接收组件和多模光发射组件；
所述多模光接收组件用于将所述第二多模光信号转换为所述第二差分电信号，并将所述第二差分电信号发送至所述多模限幅放大器；
所述多模光发射组件用于将所述第一电流信号转换为所述第一多模光信号，并将所述第一多模光信号发送至多模光纤。
进一步地，所述交流耦合电路包括第一耦合模块和第二耦合模块；
所述第一耦合模块用于将所述放大后的第一差分电信号发送至所述多模激光驱动器，以实现所述单模限幅放大器和所述多模激光驱动器之间的互联；
所述第二耦合模块用于将所述放大后的第二差分电信号发送至所述单模激光驱动器，以实现所述单模激光驱动器和所述多模限幅放大器之间的互联。
进一步地，所述第一耦合模块由电阻和电容连接组成；所述第二耦合模块由电阻和电容连接组成。
与现有技术相比，本发明实施例提供了一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备，包括单模光纤组件、单模限幅放大器、交流耦合电路、多模激光驱动器和多模光纤组件；通过单模光纤组件将接收到的单模光纤发送的第一单模光信号转换为第一差分电信号，并将第一差分电信号发送至单模限幅放大器；通过单模限幅放大器对第一差分电信号进行放大，并将放大后的第一差分电信号发送至交流耦合电路；通过交流耦合电路将放大后的第一差分电信号发送至多模激光驱动器；通过多模激光驱动器将放大后的第一差分电信号转换为第一电流信号，并将第一电流信号发送至多模光纤组件；通过多模光纤组件将第一电流信号转换为第一多模光信号，并将第一多模光信号发送至多模光纤；从而能够实现单模光纤和多模光纤之间的模式转换，简化光纤通信拓扑，并降低使用成本。
附图说明
图1是现有技术提供的一种实现单模光纤和多模光纤模式转换的一个优选实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备的一个优选实施例的结构示意图；
图3是本发明提供的一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备的另一个优选实施例的结构示意图；
图4是本发明提供的一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备的第二耦合模块的一个优选实施例的电路图。
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，本技术领域普通技术人员在没有作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。
本发明实施例提供了一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备，参见图2所示，是本发明提供的一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备的一个优选实施例的结构示意图，所述模式转换设备包括单模光纤组件101、单模限幅放大器102、交流耦合电路103、多模激光驱动器104和多模光纤组件105；
所述单模光纤组件101用于将接收到的单模光纤发送的第一单模光信号转换为第一差分电信号，并将所述第一差分电信号发送至所述单模限幅放大器102；
所述单模限幅放大器102用于对所述第一差分电信号进行放大，并将放大后的第一差分电信号发送至所述交流耦合电路103；
所述交流耦合电路103用于将所述放大后的第一差分电信号发送至所述多模激光驱动器104；
所述多模激光驱动器104用于将所述放大后的第一差分电信号转换为第一电流信号，并将所述第一电流信号发送至所述多模光纤组件105；
所述多模光纤组件105用于将所述第一电流信号转换为第一多模光信号，并将所述第一多模光信号发送至多模光纤。
具体的，单模光纤组件101的第一端与单模光纤耦合连接，单模光纤组件101的第二端与单模限幅放大器102的第一端连接，单模限幅放大器102的第二端与交流耦合电路103的第一端连接，交流耦合电路103的第二端与多模激光驱动器104的第一端连接，多模激光驱动器104的第二端与多模光纤组件105的第一端连接，多模光纤组件105的第二端与多模光纤耦合连接。
在实际光纤通信过程中，当第一单模光信号通过单模光纤耦合到单模光纤组件101后，单模光纤组件101将接收到的单模光纤传送的第一单模光信号转换为第一差分电信号，并将第一差分电信号通过RX SerDes发送至单模限幅放大器102，单模限幅放大器102对接收到的第一差分电信号进行差分幅度放大，相应获得放大后的第一差分信号(放大后的第一差分信号的幅度是固定的)，并将放大后的第一差分电信号发送至交流耦合电路103，交流耦合电路103将接收到的放大后的第一差分电信号发送至多模激光驱动器104，多模激光驱动器104将放大后的第一差分电信号转换为第一电流信号，并通过多模激光器耦合电路(多模激光器耦合电路为多模激光驱动器104与多模光纤组件105之间的连接电路)将第一电流信号发送至多模光纤组件105，为多模光纤组件105提供调制电流和偏置电流，以驱动多模光纤组件105(例如驱动多模光纤组件105中的多模激光器)，多模光纤组件105将接收到的第一电流信号转换为第一多模光信号，并将第一多模光信号耦合至多模光纤中，从而实现单模光信号到多模光信号的转换。
需要说明的是，单模限幅放大器一般采用市场上成熟的限幅放大器来实现，可以根据实际需求采用对应速率的限幅放大器，多模激光驱动器同样可以采用现有的激光驱动器芯片进行实现，具体的芯片速率可以根据实际需求进行选择，对于155M及其以下速率的多模激光驱动器，也可以采用分立三极管、电阻、电容等进行搭建，本发明实施例均不做具体限定。
本发明实施例所提供的一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备，包括单模光纤组件、单模限幅放大器、交流耦合电路、多模激光驱动器和多模光纤组件；通过单模光纤组件将接收到的单模光纤发送的第一单模光信号转换为第一差分电信号，并将第一差分电信号发送至单模限幅放大器，通过单模限幅放大器对第一差分电信号进行放大，并将放大后的第一差分电信号发送至交流耦合电路，通过交流耦合电路将放大后的第一差分电信号发送至多模激光驱动器，通过多模激光驱动器将放大后的第一差分电信号转换为第一电流信号，并将第一电流信号发送至多模光纤组件，通过多模光纤组件将第一电流信号转换为第一多模光信号，并将第一多模光信号发送至多模光纤，从而能够实现单模光纤和多模光纤之间的模式转换，简化光纤通信拓扑，并降低使用成本。
参见图3所示，是本发明提供的一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备的另一个优选实施例的结构示意图，所述模式转换设备还包括单模激光驱动器106和多模限幅放大器107；
所述多模光纤组件105用于将接收到的多模光纤发送的第二多模光信号转换为第二差分电信号，并将所述第二差分电信号发送至所述多模限幅放大器107；
所述多模限幅放大器107用于对所述第二差分电信号进行放大，并将放大后的第二差分电信号发送至所述交流耦合电路103；
所述交流耦合电路103用于将所述放大后的第二差分电信号发送至所述单模激光驱动器106；
所述单模激光驱动器106用于将所述放大后的第二差分电信号转换为第二电流信号，并将所述第二电流信号发送至所述单模光纤组件101；
所述单模光纤组件101用于将所述第二电流信号转换为第二单模光信号，并将所述第二单模光信号发送至单模光纤。
具体的，结合上述实施例，单模光纤组件101的第三端与单模激光驱动器106的第一端连接，单模激光驱动器106的第二端与交流耦合电路103的第三端连接，交流耦合电路103的第四端与多模限幅放大器107的第一端连接，多模限幅放大器107的第二端与多模光纤组件105的第三端连接。
在实际光纤通信过程中，当第二多模光信号通过多模光纤耦合到多模光纤组件105后，多模光纤组件105将接收到的多模光纤传送的第二多模光信号转换为第二差分电信号，并将第二差分电信号通过RX SerDes发送至多模限幅放大器107，多模限幅放大器107对接收到的第二差分电信号进行差分幅度放大，相应获得放大后的第二差分信号(放大后的第二差分信号的幅度是固定的)，并将放大后的第二差分电信号发送至交流耦合电路103，交流耦合电路103将接收到的放大后的第二差分电信号发送至单模激光驱动器106，单模激光驱动器106将放大后的第二差分电信号转换为第二电流信号，并通过单模激光器耦合电路(单模激光器耦合电路为单模激光驱动器106与单模光纤组件101之间的连接电路)将第二电流信号发送至单模光纤组件101，为单模光纤组件101提供调制电流和偏置电流，以驱动单模光纤组件101(例如驱动单模光纤组件101中的单模激光器)，单模光纤组件101将接收到的第二电流信号转换为第二单模光信号，并将第二单模光信号耦合至单模光纤中，从而实现多模光信号到单模光信号的转换。
需要说明的是，多模限幅放大器一般采用市场上成熟的限幅放大器来实现，可以根据实际需求采用对应速率的限幅放大器，单模激光驱动器同样可以采用现有的激光驱动器芯片进行实现，具体的芯片速率可以根据实际需求进行选择，对于155M及其以下速率的单模激光驱动器，也可以采用分立三极管、电阻、电容等进行搭建，本发明实施例均不做具体限定。
本发明实施例所提供的一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备，还包括单模激光驱动器和多模限幅放大器；通过多模光纤组件将接收到的多模光纤发送的第二多模光信号转换为第二差分电信号，并将第二差分电信号发送至多模限幅放大器，通过多模限幅放大器对第二差分电信号进行放大，并将放大后的第二差分电信号发送至交流耦合电路，通过交流耦合电路将放大后的第二差分电信号发送至单模激光驱动器，通过单模激光驱动器将放大后的第二差分电信号转换为第二电流信号，并将第二电流信号发送至单模光纤组件，通过单模光纤组件将第二电流信号转换为第二单模光信号，并将第二单模光信号发送至单模光纤，从而能够实现单模光纤和多模光纤之间的模式转换，简化光纤通信拓扑，并降低使用成本。
结合图3所示，在又一个优选实施例中，所述单模光纤组件101包括单模光接收组件和单模光发射组件；
所述单模光接收组件用于将所述第一单模光信号转换为所述第一差分电信号，并将所述第一差分电信号发送至所述单模限幅放大器102；
所述单模光发射组件用于将所述第二电流信号转换为所述第二单模光信号，并将所述第二单模光信号发送至单模光纤。
具体的，结合上述实施例，单模光纤组件101具体包括单模光接收组件和单模光发射组件，例如单模光纤组件101为现有技术常用的ROSA和TOSA，或者单模光纤组件101为现有技术常用的BOSA，单模光接收组件的第一端与单模光纤组件101的第一端连接，单模光接收组件的第二端与单模光纤组件101的第二端连接，单模光发射组件的第一端与单模光纤组件101的第一端连接，单模光发射组件的第二端与单模光纤组件101的第三端连接。
在实际光纤通信过程中，当第一单模光信号通过单模光纤耦合到单模光纤组件101后，单模光纤组件101的单模光接收组件负责将接收到的第一单模光信号转换为第一差分电信号，并将第一差分电信号通过RX SerDes发送至单模限幅放大器102；单模激光驱动器106将第二电流信号发送至单模光纤组件101后，为单模光纤组件101的单模光发射组件提供调制电流和偏置电流，以驱动单模光纤组件101的单模光发射组件，单模光纤组件101的单模光发射组件将接收到的第二电流信号转换为第二单模光信号，并将第二单模光信号耦合至单模光纤中。
结合图3所示，在又一个优选实施例中，所述多模光纤组件105包括多模光接收组件和多模光发射组件；
所述多模光接收组件用于将所述第二多模光信号转换为所述第二差分电信号，并将所述第二差分电信号发送至所述多模限幅放大器107；
所述多模光发射组件用于将所述第一电流信号转换为所述第一多模光信号，并将所述第一多模光信号发送至多模光纤。
具体的，结合上述实施例，多模光纤组件105具体包括多模光接收组件和多模光发射组件，例如多模光纤组件105为现有技术常用的ROSA和TOSA，或者多模光纤组件105为现有技术常用的BOSA，多模光发射组件的第一端与多模光纤组件105的第一端连接，多模光发射组件的第二端与多模光纤组件105的第二端连接，多模光接收组件的第一端与多模光纤组件105的第三端连接，多模光接收组件的第二端与多模光纤组件105的第二端连接。
在实际光纤通信过程中，当第二多模光信号通过多模光纤耦合到多模光纤组件105后，多模光纤组件105的多模光接收组件将接收到的第二多模光信号转换为第二差分电信号，并将第二差分电信号通过RX SerDes发送至多模限幅放大器107；多模激光驱动器104将第一电流信号发送至多模光纤组件105后，为多模光纤组件105的多模光发射组件提供调制电流和偏置电流，以驱动多模光纤组件105的多模光发射组件，多模光纤组件105的多模光发射组件将接收到的第一电流信号转换为第一多模光信号，并将第一多模光信号耦合至多模光纤中。
结合图3所示，在又一个优选实施例中，所述交流耦合电路103包括第一耦合模块和第二耦合模块；
所述第一耦合模块用于将所述放大后的第一差分电信号发送至所述多模激光驱动器104，以实现所述单模限幅放大器102和所述多模激光驱动器104之间的互联；
所述第二耦合模块用于将所述放大后的第二差分电信号发送至所述单模激光驱动器106，以实现所述单模激光驱动器106和所述多模限幅放大器107之间的互联。
具体的，结合上述实施例，第一耦合模块的第一端与交流耦合电路103的第一端连接，第一耦合模块的第二端与交流耦合电路103的第二端连接，第二耦合模块的第一端与交流耦合电路103的第三端连接，第二耦合模块的第二端与交流耦合电路103的第四端连接。
在实际光纤通信过程中，第一耦合模块接收单模限幅放大器102发送的放大后的第一差分电信号，并将放大后的第一差分电信号发送至多模激光驱动器104，以实现单模限幅放大器102和多模激光驱动器104之间的互联；第二耦合模块接收多模限幅放大器107发送的放大后的第二差分电信号，并将放大后的第二差分电信号发送至单模激光驱动器106，以实现单模激光驱动器106和多模限幅放大器107之间的互联。
作为优选方案，所述第一耦合模块由电阻和电容连接组成；所述第二耦合模块由电阻和电容连接组成。
具体的，结合上述实施例，第一耦合模块为单模限幅放大器102和多模激光驱动器104之间的连接电路，第二耦合模块为单模激光驱动器106和多模限幅放大器107之间的连接电路，第一耦合模块和第二耦合模块均可由若干个电阻和若干个电容连接组成，以通过交流电容实现隔直功能。
例如，如图4所示，是本发明提供的一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备的第二耦合模块的一个优选实施例的电路图，第二耦合模块包括电阻R1～电阻R6、电容C1和电容C2，其中，电阻R1的第一端和电阻R2的第一端均与供电电源VCC连接，电阻R1的第二端与多模限幅放大器的第一输出端连接，电阻R2的第二端与多模限幅放大器的第二输出端连接，电阻R3的第一端与电阻R1的第二端连接，电阻R4的第一端与电阻R2的第二端连接，电阻R3和电阻R4的第二端均接地，电容C1的第一端与电阻R1的第二端连接，电容C1的第二端与单模激光驱动器的第一输入端连接，电容C2的第一端与电阻R2的第二端连接，电容C2的第二端与单模激光驱动器的第二输入端连接，电阻R5的第一端与电容C1的第二端连接，电阻R5的第二端接地，电阻R6的第一端与电容C2的第二端连接，电阻R6的第二端接地。
需要说明的是，第一耦合模块的电路图可以与第二耦合模块的电路图相同，这里不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种单模光纤和多模光纤的模式转换设备，其特征在于，包括单模光纤组件、单模限幅放大器、交流耦合电路、多模激光驱动器和多模光纤组件；
所述单模光纤组件用于将接收到的单模光纤发送的第一单模光信号转换为第一差分电信号，并将所述第一差分信号发送至所述单模限幅放大器；
所述单模限幅放大器用于对所述第一差分电信号进行放大，并将放大后的第一差分电信号发送至所述交流耦合电路；
所述交流耦合电路用于将所述放大后的第一差分电信号发送至所述多模激光驱动器；
所述多模激光驱动器用于将所述放大后的第一差分电信号转换为第一电流信号，并将所述第一电流信号发送至所述多模光纤组件；
所述多模光纤组件用于将所述第一电流信号转换为第一多模光信号，并将所述第一多模光信号发送至多模光纤。
2.如权利要求1所述的单模光纤和多模光纤的模式转换设备，其特征在于，所述模式转换设备还包括单模激光驱动器和多模限幅放大器；
所述多模光纤组件用于将接收到的多模光纤发送的第二多模光信号转换为第二差分电信号，并将所述第二差分电信号发送至所述多模限幅放大器；
所述多模限幅放大器用于对所述第二差分电信号进行放大，并将放大后的第二差分电信号发送至所述交流耦合电路；
所述交流耦合电路用于将所述放大后的第二差分电信号发送至所述单模激光驱动器；
所述单模激光驱动器用于将所述放大后的第二差分电信号转换为第二电流信号，并将所述第二电流信号发送至所述单模光纤组件；
所述单模光纤组件用于将所述第二电流信号转换为第二单模光信号，并将所述第二单模光信号发送至单模光纤。
3.如权利要求2所述的单模光纤和多模光纤的模式转换设备，其特征在于，所述单模光纤组件包括单模光接收组件和单模光发射组件；
所述单模光接收组件用于将所述第一单模光信号转换为所述第一差分电信号，并将所述第一差分电信号发送至所述单模限幅放大器；
所述单模光发射组件用于将所述第二电流信号转换为所述第二单模光信号，并将所述第二单模光信号发送至单模光纤。
4.如权利要求2所述的单模光纤和多模光纤的模式转换设备，其特征在于，所述多模光纤组件包括多模光接收组件和多模光发射组件；
所述多模光接收组件用于将所述第二多模光信号转换为所述第二差分电信号，并将所述第二差分电信号发送至所述多模限幅放大器；
所述多模光发射组件用于将所述第一电流信号转换为所述第一多模光信号，并将所述第一多模光信号发送至多模光纤。
5.如权利要求2所述的单模光纤和多模光纤的模式转换设备，其特征在于，所述交流耦合电路包括第一耦合模块和第二耦合模块；
所述第一耦合模块用于将所述放大后的第一差分电信号发送至所述多模激光驱动器，以实现所述单模限幅放大器和所述多模激光驱动器之间的互联；
所述第二耦合模块用于将所述放大后的第二差分电信号发送至所述单模激光驱动器，以实现所述单模激光驱动器和所述多模限幅放大器之间的互联。
6.如权利要求5所述的单模光纤和多模光纤的模式转换设备，其特征在于，所述第一耦合模块由电阻和电容连接组成；所述第二耦合模块由电阻和电容连接组成。
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