CN116743260B - 激光信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光信号传输系统。涉及信号传输技术领域。激光信号传输系统包括调制模块、压流转换模块、电光转换模块、光电转换模块与控制模块。调制模块对输入电压调制后输出第一电压。其中，第一电压在第一时长内的平均值为零。压流转换模块基于第一电压输出第一电流。电光转换模块输出与第一电流对应的光信号。光电转换模块用于从模拟光纤接收光信号，并基于光信号输出第二电压。控制模块用于确定第二电压的平均值，并基于第二电压的平均值确定电光转换模块的电光转换系数。通过上述方式，能够实时确定电光转换模块的电光转换系数，以在电光转换系数因温漂而改变时可对电光转换系数的改变进行补偿，从而提高传输精度。

Description

激光信号传输系统

技术领域

本申请涉及信号传输技术领域，特别是涉及一种激光信号传输系统。

背景技术

目前，光纤信号传输系统通常由三部分构成。这三部分包括把电信号转换为光信号的发射器、连接发射器和接收器传输光信号的模拟光纤以及把光信号转换为电信号的接收器。用模拟光纤来传输信号的优点是抗干扰性能较强、可以承受非常高的电压。

其中，在发射器中存在将把电信号转换为光信号的电光转换模块，例如激光二极管。在实现这个光纤传输模拟信号的过程中，该电光转换模块的电光转换系数的存在温漂，会导致传输精度较差。

发明内容

本申请旨在提供一种激光信号传输系统，能够实时确定电光转换模块的电光转换系数，以在电光转换系数因温漂而改变时可对电光转换系数的改变进行补偿，从而提高传输精度。

为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种激光信号传输系统，包括：

调制模块，所述调制模块与输入电压连接，所述调制模块用于对所述输入电压调制后输出第一电压，其中，所述第一电压在第一时长内的平均值为零，所述第一时长大于或等于一个调制周期；

压流转换模块，所述压流转换模块与调制模块连接，所述压流转换模块用于基于所述第一电压输出第一电流；

电光转换模块，所述电光转换模块与所述压流转换模块连接，所述电光转换模块用于输出与所述第一电流对应的光信号，其中，所述光信号通过模拟光纤传输；

光电转换模块，所述光电转换模块用于从所述模拟光纤接收所述光信号，并基于所述光信号输出第二电压；

控制模块，所述控制模块与所述光电转换模块连接，所述控制模块用于确定所述第二电压的平均值，并基于所述第二电压的平均值确定所述电光转换模块的电光转换系数。

在一种可选的方式中，所述控制模块还用于：

获取所述电光转换模块的阈值电流，其中，当流经所述电光转换模块的电流小于所述阈值电流时，所述电光转换模块停止工作；

获取所述电光转换模块的静态工作电流，其中，在所述输入电压为0时，流经所述电光转换模块的电流为所述静态工作电流；

确定所述电光转换系数为：K=V20/(Is-Ith)，其中，V20为所述第二电压的平均值，Is为所述静态工作电流，Ith为所述阈值电流。

在一种可选的方式中，所述光电转换模块还用于输出与所述光信号对应的第三电压，并将所述第三电压放大后输出所述第二电压；

所述控制模块还用于接收基准电压，并调节所述光电转换模块将所述第三电压放大的倍数，直至确定所述基准电压与所述第二电压的平均值相等。

在一种可选的方式中，所述激光信号传输系统还包括减法模块；

所述减法模块与所述光电转换模块连接，所述减法模块用于接收所述基准电压，并基于所述第二电压与所述基准电压之间的差值输出第四电压。

在一种可选的方式中，所述激光信号传输系统还包括解调模块；

所述解调模块与所述减法模块连接，所述解调模块用于将所述第四电压解调后生成第一输出电压，其中，所述解调模块的解调逻辑与所述调制模块的调制逻辑相同。

在一种可选的方式中，所述激光信号传输系统还包括脉冲发生模块；

所述脉冲发生模块分别与所述调制模块及所述解调模块连接，所述脉冲发生模块用于输出第一脉冲信号至所述调制模块及所述解调模块，其中，所述第一脉冲信号的占空比为50%。

在一种可选的方式中，所述调制模块包括反相器与开关；

所述反相器的输入端分别与所述输入电压及所述开关的第一端连接，所述反相器的输出端与所述开关的第二端连接，所述开关的第三端与所述压流转换模块连接，且所述开关受控于所述第一脉冲信号；

所述反相器用于将所述输入电压反相；

所述开关用于在所述第一脉冲信号为高电平时建立所述输入电压与所述压流转换模块之间的连接，并用于在所述第一脉冲信号为低电平时建立所述反相器的输出端与所述压流转换模块之间的连接。

在一种可选的方式中，所述调制模块包括乘法器与信号转换单元；

所述信号转换单元与所述脉冲发生模块连接，所述信号转换单元用于将所述第一脉冲信号转换为第二脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号的高电平与低电平对应的电压相同，极性相反；

所述乘法器分别与所述输入电压及所述信号转换单元连接，所述乘法器用于输出所述输入电压与所述第二脉冲信号的乘积。

在一种可选的方式中，所述压流转换模块包括第一放大器、功率三极管与电阻；

所述第一放大器的第一输入端与所述调制模块连接，所述第一放大器的第二输入端分别与所述功率三极管的发射极及所述电阻的第一端连接，所述第一放大器的输出端与所述功率三极管的基极连接，所述功率三极管的集电极与所述电光转换模块的第一端连接，所述电光转换模块的第二端与正电压源连接，所述电阻的第二端与负电压源连接；

所述第一放大器用于将所述第一电压放大后输入至所述功率三极管，以使所述功率三极管导通，并生成所述第一电流，其中，所述第一电流流经所述电阻及所述电光转换模块。

在一种可选的方式中，所述电光转换模块包括激光二极管；

所述激光二极管的第一端与正电源连接，所述激光二极管的第二端与所述压流转换模块连接。

在一种可选的方式中，所述光电转换模块包括光电二极管与第二放大器；

所述光电二极管用于从所述模拟光纤接收所述光信号，并将所述光信号转换为所述第三电压；

所述第二放大器与所述光电二极管连接，所述第二放大器用于对所述第三电压放大，并输出所述第二电压。

在一种可选的方式中，所述控制模块包括第一低通滤波器、第一电容与第三放大器；

所述第一低通滤波器的输入端与所述光电转换模块连接，所述第一低通滤波器的输出端分别与所述第一电容的第一端及所述第三放大器的第二输入端连接，所述第三放大器的第一输入端输入所述基准电压，所述第三放大器的输出端分别与所述第一电容的第二端及所述光电转换模块连接；

所述第一低通滤波器用于对所述第二电压进行低通滤波，以输出所述第二电压的平均值至所述第三放大器；

所述第三放大器与所述第一电容的组合用于基于所述基准电压及所述第二电压的平均值调节所述光电转换模块对所述第三电压放大的倍数，直至所述基准电压与所述第二电压的平均值相等。

本申请的有益效果是：本申请提供的激光信号传输系统包括调制模块、压流转换模块、电光转换模块、光电转换模块与控制模块。调制模块与输入电压连接，调制模块用于对输入电压调制后输出第一电压。其中，第一电压在第一时长内的平均值为零，第一时长大于或等于一个调制周期。压流转换模块与调制模块连接，压流转换模块用于基于第一电压输出第一电流。电光转换模块与压流转换模块连接，电光转换模块用于输出与第一电流对应的光信号。其中，光信号通过模拟光纤传输。光电转换模块用于从模拟光纤接收光信号，并基于光信号输出第二电压。控制模块用于确定第二电压的平均值，并基于第二电压的平均值确定电光转换模块的电光转换系数。综上所述，由于将输入电压调制为第一电压，且第一电压在第一时长内的平均值为零，所以针对于第二电压的平均值而言，与输入电压则不再相关，而只与电光转换系数相关。从而，基于第二电压的平均值能够确定电光转换系数。继而，就能够确定电光转换系数是否发生温漂，并可进一步在电光转换系数因温漂而改变时对电光转换系数的改变进行补偿，则有利于提高传输精度。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例一提供的激光信号传输系统的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的控制模块所执行的方法的流程图；

图3为本申请实施例一提供的第二电压与第一电流的一实现方式的示意图；

图4为本申请实施例二提供的激光信号传输系统的结构示意图；

图5为本申请实施例一提供的激光信号传输系统的电路结构示意图；

图6为本申请实施例二提供的激光信号传输系统的电路结构示意图；

图7为本申请实施例三提供的激光信号传输系统的电路结构示意图；

图8为本申请实施例一提供的激光信号传输系统中各信号的示意图；

图9为本申请实施例二提供的激光信号传输系统中各信号的示意图；

图10为本申请实施例四提供的激光信号传输系统的电路结构示意图；

图11为本申请实施例一提供的调制模块的结构示意图；

图12为本申请实施例二提供的调制模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的激光信号传输系统的结构示意图。如图1所示，激光信号传输系统100包括调制模块10、压流转换模块20、电光转换模块30、光电转换模块40与控制模块50。

其中，调制模块10与输入电压VIN连接。压流转换模块20与调制模块10连接。电光转换模块30与压流转换模块20连接。控制模块50与光电转换模块40连接。具体为，调制模块10的第一端与输入电压VIN连接，调制模块10的第二端与压流转换模块20的第一端连接，压流转换模块20的第二端与电光转换模块30的第一端连接，光电转换模块40的第一端与控制模块50连接。

具体地，调制模块10用于对输入电压VIN调制后输出第一电压V1。其中，第一电压V1在第一时长内的平均值为零，第一时长大于或等于一个调制周期。调制周期为对输入电压VIN调制的信号的周期。压流转换模块20用于基于第一电压V1输出第一电流。电光转换模块30用于输出与第一电流对应的光信号。其中，光信号通过模拟光纤传输。其中，光信号与第一电流对应的意思是光信号与第一电流具有比例关系，例如正比例关系。光电转换模块40用于从模拟光纤接收光信号，并基于光信号输出第二电压V2。控制模块50用于确定第二电压V2的平均值，并基于第二电压V2的平均值确定电光转换模块30的电光转换系数。

在该实施例中，由于第二电压V2是第一电压V1依次经过压流转换模块20、电光转换模块30及光电转换模块40所得到，所以第二电压V2与第一电压V1及电光转换模块30的电光转换系数K均相关，继而可得第二电压V2的平均值也与第一电压V1的平均值及电光转换系数30相关。接着，本申请实施例还进一步将输入电压VIN调制为第一电压V1，且第一电压V1在第一时长内的平均值为零，进而就能够使第二电压V2的平均值与输入电压VIN不再相关，而只与电光转换系数相关。基于此，通过确定第二电压V2的平均值能够确定电光转换系数K，进而就能够确定电光转换系数是否发生温漂，并可进一步在电光转换系数因温漂而改变时对电光转换系数的改变进行补偿，则有利于提高传输精度。

本申请实施例还进一步提高如何确定电光转换系数K的一种方式。具体实现过程如图2所示，控制模块50还用于执行如下步骤：

步骤201：获取电光转换模块的阈值电流。

其中，当流经电光转换模块30的电流小于阈值电流时，电光转换模块30停止工作。换言之，阈值电流为电光转换模块30的最小工作电流，只有当流经电光转换模块30的电流大于或等于阈值电流时，电光转换模块30才会输出光信号。阈值电流与电光转换模块30的特性相关。

请参照图3，图3中示例性示出了第一电流与第二电压的一种方式。如图3所示，横坐标为第一电流ILD1；纵坐标为第二电压V2。

如图3所示，在第一电流ILD1增大至等于阈值电流Ith之前，电光转换模块30不输出光信号，在该种情况下第二电压V2保持为0。在第一电流ILD1增大至大于阈值电流Ith之后，随着第一电流ILD1的增大，第二电压V2也增大。

步骤202：获取电光转换模块的静态工作电流。

其中，在输入电压VIN为0时，流经电光转换模块30的电流为静态工作电流。

请再次参照图3，其中Is即为静态工作电流。通过为电光转换模块20设置静态工作电流Is，在输入电压VIN输入至该信号传输系统时，电光转换模块20的工作电流能够在静态工作电流Is附件的线性区间上下波动，以使第二电压V2也随着发生线性变化。如此一来，第二电压V2才不会产生信号失真。

步骤203：确定电光转换系数为：K=V20/(Is-Ith)。

其中，V20为第二电压的平均值，Is为静态工作电流，Ith为阈值电流。

具体地，请再次参照图3，在第一电流ILD1增大至大于阈值电流Ith之后，随着第一电流ILD1的增大，第二电压V2也增大。并且，第一电流ILD1与第二电压V2呈现正比例关系。例如，若第一电流ILD1的波形如曲线L10所示，则第二电压V2的波形如曲线L11所示，可见，第一电流ILD1的波形与第二电压V2的波形呈现正比例关系，并且该比值即为电光转换模块30的电光转换系数K。因此，在确定第一电流ILD1与第二电压V2之后，可计算得到电光转换模块30的电光转换系数K为：K=V2/(ILD1-Ith)（1）。

将公式（1）左右两边都取平均值，可得K=V20/(Is-Ith)（2）。其中，K取平均值仍为K；V2取平均值记为V20；第一电流ILD1取平均值之后就得到静态工作电流Is；阈值电流Ith也是一个不变的常数，所以取平均值仍为Ith。在公式（2）中，静态工作电流Is与阈值电流Ith均为常数，所以只需要确定第二电压V2的平均值V20，就能够确定电光转换模块30的电光转换系数K。

此外，换个角度来看，当电光转换模块30的电光转换系数K因温漂而发生变化时，第二电压V2的平均值V20也会随着发生变化。基于此，通过实时获取第二电压V2的平均值V20，也能过实时确定电光转换模块30的电光转换系数K是否因温漂而发生变化，进而可在电光转换系数K因温漂而改变时对电光转换系数K的改变及时进行补偿，以提高传输精度。

在一些实施方式中，光电转换模块40还用于输出与光信号对应的第三电压，并将第三电压放大后输出第二电压V2。如图4所示，控制模块50还用于接收基准电压VREF，并调节光电转换模块40将第三电压放大的倍数，直至确定基准电压VREF与第二电压V2的平均值V20相等。

在该实施例中，光电转换模块40总共起到两个作用。第一个作用为将接收到的光信号转换为电信号（即第三电压）；第二个作用为将第三电压放大，并输出第二电压V2。

控制模块50调节光电转换模块40将第三电压放大的倍数，以调节第二电压V2的大小。进而调节第二电压V2的平均值V20，直至第二电压V2的的平均值V20与基准电压VREF相等，则控制模块50停止调节光电转换模块40将第三电压放大的倍数。此时，等同于将第二电压V2的的平均值V20的大小配置为基准电压VREF。而由上述实施例可知第二电压V2的的平均值V20可确定电光转换系数K，综上可得基准电压VREF可用于配置电光转换系数K。具体可将基准电压VREF=V20代入公式（2），以得K=VREF/(Is-Ith)（3）。由公式（3）可知，根据需求设置基准电压VREF，就能够达到设置电光转换系数K的目的。并且，这里的电光转换系数K表示的是针对于整个激光信号传输系统100而言的电光转换系数，而并非电光转换模块30的电光转换系数。换言之，只要基准电压VREF保持不变，无论电光转换模块30的电光转换系数因温漂如何改变，针对于整个激光信号传输系统100而言的电光转换系数都保持不变，从而使该激光信号传输系统100保持具有较高的传输精度。

请参照图5，图5示例性示出了压流转换模块20的一种结构。如图5所示，压流转换模块20包括第一放大器U1、功率三极管Q1与电阻R1。

其中，第一放大器U1的第一输入端与调制模块10连接，第一放大器U1的第二输入端分别与功率三极管Q1的发射极及电阻R1的第一端连接，第一放大器U1的输出端与功率三极管Q1的基极连接，功率三极管Q1的集电极与电光转换模块30的第一端连接，电光转换模块30的第二端与正电压源V+连接，电阻R1的第二端与负电压源V-连接。在该实施例中，以第一放大器U1的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端为例。

具体地，第一放大器U1用于将第一电压V1放大后输入至功率三极管Q1，以使功率三极管Q1导通，并生成第一电流ILD1。其中，第一电流ILD1流经电阻R1及电光转换模块30。

其中，在该实施例中，基于第一放大器U1的虚短与虚断特性，第一放大器U1的两个输入端的电压最终会相等。所以，输入电压VIN与电阻R1第一端的电压相等。而电阻R1第二端的电压为负电源V-提供的电压。则第一电流ILD1=（VIN-V-）/r1，其中，r1为电阻R1的阻值。

当输入电压VIN为0时，第一电流ILD1=-V-/r1。此时的第一电流ILD1记为电光转换模块20的静态工作电流Is。通过调节负电源V-提供的电压，可以调节静态工作电流Is的大小。

在一实施例中，电光转换模块30包括激光二极管LD1。

其中，激光二极管LD1的第一端与正电源V+连接，激光二极管LD1的第二端与压流转换模块20连接。

具体地，激光二极管LD1是一种半导体激光器，也称为LD（Laser Diode）。它使用半导体材料来产生和放大激光光束。激光二极管LD1的工作原理是通过注入电流到半导体材料中，使其产生受激辐射并放大成激光（即输出光信号）。

在一实施例中，光电转换模块40包括光电二极管PD1与第二放大器U2。其中，光电二极管PD1的第一端与正电源V+连接，第二放大器U2的输入端与光电二极管PD1的第二端连接。

具体地，光电二极管PD1用于从模拟光纤200接收光信号，并将光信号转换为第三电压。第二放大器U2用于对第三电压放大，并输出第二电压V2。上述实施例中控制模块50调节光电转换模块40将第三电压放大的倍数，即为控制模块50调节第二放大器U2的放大倍数。继而，随着对第二放大器U2的放大倍数的调节，第二电压V2改变，第二电压V2的平均值V20也改变。直至第二电压V2的平均值V20与基准电压VREF相等。一方面，实现了一种负反馈调节的过程，以保持电光转换系数K的稳定；另一方面，防止了电光转换系数K因温漂而改变，可提高传输精度。

请参照图6，图6示例性示出了控制模块50的一种结构。如图6所示，控制模块包括第一低通滤波器LF1、第一电容C1与第三放大器U3。

其中，第一低通滤波器LF1的输入端与光电转换模块40中的第二放大器U2的输出端连接，第一低通滤波器LF1的输出端分别与第一电容C1的第一端及第三放大器U3的第二输入端连接，第三放大器U3的第一输入端输入基准电压VREF，第三放大器U3的输出端分别与第一电容C1的第二端及光电转换模块40连接。在该实施例中，以第三放大器U3的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端为例。

具体地，第一低通滤波器LF1用于对第二电压V2进行低通滤波，以输出第二电压V2的平均值至第三放大器U3。第三放大器U3与第一电容C1的组合用于基于基准电压VREF及第二电压V2的平均值调节光电转换模块40对第三电压放大的倍数，直至基准电压VREF与第二电压V2的平均值相等。

在该实施例中，第三放大器U3与第一电容C1构成负反馈误差放大器。第一电容C1为误差积分电容。第二电压V2经过第一低通滤波器LF1后形成第二电压V2的平均值V20。平均值V20输入至第三放大器U3的反相输入端，而基准电压VREF则输入至第三放大器U3的同相输入端，第三放大器U3的第一输出电压输入至第二放大器U2的增益控制端，以控制第二放大器U2的增益（即控制第二放大器U2的放大倍数）。

由上述实施例中的公式（2）可知，平均值V20随着电光转换系数K的改变而改变。具体为，当电光转换系数K因温漂改变而导致平均值V20变小时，第三放大器U3输出的电压变大，以使第二放大器U2的增益变大，从而使平均值V20增大；当电光转换系数K因温漂改变而导致平均值V20变大时，第三放大器U3输出的电压变小，以使第二放大器U2的增益变小，从而使平均值V20变小。直至整个闭环调节过程达到稳定状态，平均值V20=基准电压VREF。

需要说明的是，如图4-图6所示的激光信号传输系统100的硬件结构仅是一个示例，并且，激光信号传输系统100可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置，图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。

例如，在一实施例中，如图7所示，激光信号传输系统100还包括减法模块60。

其中，减法模块60与光电转换模块40连接，减法模块60用于接收基准电压VREF，并基于第二电压V2与基准电压VREF之间的差值输出第四电压。

在该实施例中，第二电压V2中还包含了激光二极管LD1的静态工作电流Is对应的直流电压信号，而该直流电压信号即为第二电压V2的平均值V20。同时，由上述实施例可知，在控制模块50中的闭环调节过程达到稳定状态后平均值V20=基准电压VREF。综上，激光二极管LD1的静态工作电流Is对应的直流电压信号即为基准电压VREF。所以通过设置减法模块60，将第二电压V2减去静态工作电流Is对应的电压（即基准电压VREF）后，可得到和第一电压V1成正比的第四电压V4。

在一些实施方式中，减法模块60包括减法器U4。其中，减法器U4的同相输入端与第二放大器U2的输出端连接，以输入第二电压V2，减法器U4的反相输入端输入基准电压VREF，减法器U4的输出端输出第四电压V4。

在一实施例中，激光信号传输系统100还包括解调模块70。

其中，解调模块70与减法模块60连接。解调模块70用于将第四电压V4解调后生成第一输出电压VOUT。其中，解调模块70的解调逻辑与调制模块60的调制逻辑相同，以确保能够将第四电压V4进行解调。

在一实施例中，激光信号传输系统100还包括脉冲发生模块80。

其中，脉冲发生模块80分别与调制模块10及解调模块70连接。脉冲发生模块80用于输出第一脉冲信号至调制模块10及解调模块70。其中，第一脉冲信号的占空比为50%。

以下结合图8与图9对图7所示的激光信号传输系统100工作原理进行说明。其中，如图8所示，曲线L20表示输入电压VIN（在此仅示例性示出了输入电压VIN的一种形式，在其他的实施例中，输入电压VIN也可以为其他的形式，本申请实施例对此不作具体限制）；曲线L21表示第一脉冲信号；曲线L22表示第一电压V1；曲线L23表示第一电流ILD1。如图9所示，曲线L24表示第二电压V2；曲线L25表示第四电压V4；曲线L26表示第一输出电压VOUT。

具体地，由于第一脉冲信号的占空比为50%，则调制模块10的调制逻辑为：当第一脉冲信号处于高电平（记为1）时，V1=VIN；当第一脉冲信号处于低电平（记为0）时，V1=-VIN。因此，通过调制模块10的调制后，输入电压VIN转换为第一电压V1。第一电压V1在第一时长内的平均值为零。第一时长则大于或等于一个调制周期。一个调制周期指的是第一脉冲信号的周期。并且，第一时长设置得越大，第一电压V1的平均值越稳定为0。在实际应用中，通常将第一时长设备为大于或等于1000个调制周期，以确保第一电压V1的平均值为0。而第一电流ILD1第一电流ILD1的波形实际上由两部分组成，第一部分由第一电压V1所得到，第二部分为静态工作电流Is。当由于第一电压V1的平均值为0，所以第一电流ILD1的平均值即为静态工作电流Is。

接着，第一电流ILD1作用于激光二级管LD1以输出光信号。光信号通过模拟光纤200传输至光电二级管PD1。光电二级管PD1将光信号转换为第三电压。第三电压经过第二放大器U2的放大后输入第二电压V2。第二电压V2同样包括两个部分，第一部分有第一电压V1所得到，第二部分由静态工作电流Is所得到的直流电压。其中，由上述内容可知，第一电流ILD1的平均值即为静态工作电流Is，所以在第二电压V2中，静态工作电流Is对应的直流电压即为第二电压V2的平均值V20。而平均值V20又最终等于基准电压VREF。所以静态工作电流Is对应的直流电压即基准电压VREF。之后，在第二电压V2中减去基准电压VREF，就相当于减去静态工作电流Is对应的直流电压，进而可得到第四电压V4。第四电压V4再进过解调模块70进行解调得到第一输出电压VOUT。其中，解调逻辑为：当第一脉冲信号为1时，VOUT=V4；当第一脉冲信号为0时，VOUT=-V4。综上，调制模块10与解调模块70中相同的逻辑为：当第一脉冲信号为1时，其（调制模块10或解调模块70）输入与输出相同；当第一脉冲信号为0时，其（调制模块10或解调模块70）输入与输出相反。

综上所述，在该实施例中，通过将输入电压VIN调制为平均值为0的第一电压V1，能够使第二电压V2的平均值V20的变化只是反映了电光转换系数K的变化，和输入电压VIN具体是什么信号无关。进而，即使出现复杂的输入电压VIN，只要能够获取到平均值V20，就能够准确地确定电光转换系数K的数值。并且，通过设置基准电压VREF，还能够对整个激光信号传输系统100的电光转换系数进行设置，且即使激光二极管发生了温漂，也能够保持整个激光信号传输系统100的电光转换系数稳定，从而该激光信号传输系统100具有较高的传输精度。其次，最后通过解调模块70对第四电压V4解调后生成与输入电压VIN成正比例关系的第一输出电压VOUT，即实现了激光信号的传输过程。

此外，如图9中的曲线L26所示，经过解调后输出的第一输出电压VOUT可能存在高频毛刺噪声（如曲线L26上的竖纹）。在该种情况下，可在解调模块70后增加第二低通滤波模块，以滤除高频毛刺噪声。

如图10所示，该激光信号传输系统100还包括第二低通滤波器LF2。其中，第二低通滤波器LF2与解调模块70连接。

具体地，第二低通滤波器LF2用于对第一输出电压VOUT进行低通滤波，并输出第二输出电压VOUT1。请返回参照图9，曲线L27表示第二输出电压VOUT1，其中第一输出电压VOUT经过低通滤波后得到的光滑的波形即为第二输出电压VOUT1。

请参照图11，图11为本申请提供的调制模块的一种结构。如图11所示，调制模块10包括反相器11与开关12。

其中，反相器11的输入端分别与输入电压VIN及开关12的第一端连接，反相器11的输出端与开关12的第二端连接，开关12的第三端与压流转换模块20，且开关12受控于第一脉冲信号P1。

具体地，反相器11用于将输入电压VIN反相。开关12用于在第一脉冲信号P1为高电平时建立输入电压VIN与压流转换模块20之间的连接，并用于在第一脉冲信号P1为低电平时建立反相器11的输出端与压流转换模块20之间的连接。从而，实现了当第一脉冲信号P1为1时，V1=VIN；第一脉冲信号P1为0时，V1=-VIN。

请参照图12，图12为本申请实施例提供的调制模块10的另一种结构。如图12所示，调制模块10包括乘法器13与信号转换单元14。

其中，信号转换单元14与脉冲发生模块80连接。信号转换单元80用于将第一脉冲信号P1转换为第二脉冲信号P2。其中，第二脉冲信号P2的高电平与低电平对应的电压相同，极性相反。例如，第二脉冲信号P2的高电平与低电平对应的电压分别为1V和-1V。

乘法器13分别与输入电压VIN及信号转换单元14连接。乘法器13用于输出输入电压VIN与第二脉冲信号P2的乘积。当第二脉冲信号P2的高电平与低电平对应的电压分别为1V和-1V时，输入电压VIN与第二脉冲信号P2的乘积分别为VIN和-VIN。同样，最终实现了当第一脉冲信号P1为1时，V1=VIN；第一脉冲信号P1为0时，V1=-VIN。

在一些实施方式中，设置第一脉冲信号P1的高电平与低电平对应的电压分别为2V和0V。则在一实施例中，信号转换单元14可以包括耦合电容，耦合电容能够滤除第一脉冲信号P1中的直流分量，以变成高电平电压为+1V，且低电平电压为-1V的第二脉冲信号P2。在另一实施例中，信号转换单元14可以为一个减法器，以将第一脉冲信号P1减去一个固定的电压1V，则同样能够得到一个高电平电压为+1V，且低电平电压为-1V的第二脉冲信号P2。当然，信号转换单元14也可以采用其他的方式实现，本申请实施例对此不作具体限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种激光信号传输系统，其特征在于，包括：

调制模块，所述调制模块与输入电压连接，所述调制模块用于对所述输入电压调制后输出第一电压，其中，所述第一电压在第一时长内的平均值为零，所述第一时长大于或等于一个调制周期；

压流转换模块，所述压流转换模块与调制模块连接，所述压流转换模块用于基于所述第一电压输出第一电流；

电光转换模块，所述电光转换模块与所述压流转换模块连接，所述电光转换模块用于输出与所述第一电流对应的光信号，其中，所述光信号通过模拟光纤传输；

光电转换模块，所述光电转换模块用于从所述模拟光纤接收所述光信号，并基于所述光信号输出第二电压；

控制模块，所述控制模块与所述光电转换模块连接，所述控制模块用于确定所述第二电压的平均值，并基于所述第二电压的平均值确定所述电光转换模块的电光转换系数。

2.根据权利要求1所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述控制模块还用于：

获取所述电光转换模块的阈值电流，其中，当流经所述电光转换模块的电流小于所述阈值电流时，所述电光转换模块停止工作；

获取所述电光转换模块的静态工作电流，其中，在所述输入电压为0时，流经所述电光转换模块的电流为所述静态工作电流；

确定所述电光转换系数为：K=V20/(Is-Ith)，其中，V20为所述第二电压的平均值，Is为所述静态工作电流，Ith为所述阈值电流。

3.根据权利要求1或2所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述光电转换模块还用于输出与所述光信号对应的第三电压，并将所述第三电压放大后输出所述第二电压；

所述控制模块还用于接收基准电压，并调节所述光电转换模块将所述第三电压放大的倍数，直至确定所述基准电压与所述第二电压的平均值相等。

4.根据权利要求3所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述激光信号传输系统还包括减法模块；

所述减法模块与所述光电转换模块连接，所述减法模块用于接收所述基准电压，并基于所述第二电压与所述基准电压之间的差值输出第四电压。

5.根据权利要求4所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述激光信号传输系统还包括解调模块；

所述解调模块与所述减法模块连接，所述解调模块用于将所述第四电压解调后生成第一输出电压，其中，所述解调模块的解调逻辑与所述调制模块的调制逻辑相同。

6.根据权利要求5所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述激光信号传输系统还包括脉冲发生模块；

所述脉冲发生模块分别与所述调制模块及所述解调模块连接，所述脉冲发生模块用于输出第一脉冲信号至所述调制模块及所述解调模块，其中，所述第一脉冲信号的占空比为50%。

7.根据权利要求6所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述调制模块包括反相器与开关；

所述反相器的输入端分别与所述输入电压及所述开关的第一端连接，所述反相器的输出端与所述开关的第二端连接，所述开关的第三端与所述压流转换模块连接，且所述开关受控于所述第一脉冲信号；

所述反相器用于将所述输入电压反相；

所述开关用于在所述第一脉冲信号为高电平时建立所述输入电压与所述压流转换模块之间的连接，并用于在所述第一脉冲信号为低电平时建立所述反相器的输出端与所述压流转换模块之间的连接。

8.根据权利要求6所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述调制模块包括乘法器与信号转换单元；

所述信号转换单元与所述脉冲发生模块连接，所述信号转换单元用于将所述第一脉冲信号转换为第二脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号的高电平与低电平对应的电压相同，极性相反；

所述乘法器分别与所述输入电压及所述信号转换单元连接，所述乘法器用于输出所述输入电压与所述第二脉冲信号的乘积。

9.根据权利要求1所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述压流转换模块包括第一放大器、功率三极管与电阻；

所述第一放大器的第一输入端与所述调制模块连接，所述第一放大器的第二输入端分别与所述功率三极管的发射极及所述电阻的第一端连接，所述第一放大器的输出端与所述功率三极管的基极连接，所述功率三极管的集电极与所述电光转换模块的第一端连接，所述电光转换模块的第二端与正电压源连接，所述电阻的第二端与负电压源连接；

所述第一放大器用于将所述第一电压放大后输入至所述功率三极管，以使所述功率三极管导通，并生成所述第一电流，其中，所述第一电流流经所述电阻及所述电光转换模块。

10.根据权利要求1所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述电光转换模块包括激光二极管；

所述激光二极管的第一端与正电源连接，所述激光二极管的第二端与所述压流转换模块连接。

11.根据权利要求3所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述光电转换模块包括光电二极管与第二放大器；

所述光电二极管用于从所述模拟光纤接收所述光信号，并将所述光信号转换为所述第三电压；

所述第二放大器与所述光电二极管连接，所述第二放大器用于对所述第三电压放大，并输出所述第二电压。

12.根据权利要求3所述的激光信号传输系统，其特征在于，所述控制模块包括第一低通滤波器、第一电容与第三放大器；

所述第一低通滤波器的输入端与所述光电转换模块连接，所述第一低通滤波器的输出端分别与所述第一电容的第一端及所述第三放大器的第二输入端连接，所述第三放大器的第一输入端输入所述基准电压，所述第三放大器的输出端分别与所述第一电容的第二端及所述光电转换模块连接；

所述第一低通滤波器用于对所述第二电压进行低通滤波，以输出所述第二电压的平均值至所述第三放大器；

所述第三放大器与所述第一电容的组合用于基于所述基准电压及所述第二电压的平均值调节所述光电转换模块对所述第三电压放大的倍数，直至所述基准电压与所述第二电压的平均值相等。