CN201577092U - 无源光网络发射接收装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种无源光网络发射接收装置，包括光发射单元、光接收单元、微处理器单元、驱动单元，所述微处理器单元控制所述驱动单元，所述光发射单元将所述驱动单元传输的信号发射出去，所述光接收单元将接收的信号传输给所述驱动单元，所述光接收单元包括雪崩光电二极管、跨阻放大器，所述驱动单元包括限幅放大模块、前置放大器，所述雪崩光电二极管接收光信号后经跨阻放大器转换为电信号后再传输到所述前置放大器，经所述前置放大器放大的电信号输出到所述限幅放大模块再进行二级放大。本实用新型的APD-TIA光接收器能很好的满足光接收模块灵敏度的要求，实现了较高并且稳定的接收灵敏度。

Description

无源光网络发射接收装置
技术领域
本实用新型涉及一种无源光网络发射接收装置，尤其涉及一种1.25～2.5G的无源光网络发射接收装置。
背景技术
无源光网络发射接收装置在现有光纤传输中广泛应用，主要应用在光纤到户、光纤到大楼和光纤到路边等几种情况。现有技术中的无源光网络发射接收装置，均为实现光-电、电-光的转换过程，下行传输支持连续工作模式，上行传输支持突发工作模式。现有技术中，无源光网络发射接收装置主要采用PIN-TIA(PIN：在P区和N区之间夹一层本征半导体构造的晶体二极管，简称“PIN二极管”；TIA：Transimpedance amplifier，跨阻放大器，简称“TIA”)的光接收器，但对于2.5Gbps速率的光信号有很高的探测灵敏度，PIN-TIA光接收器很难实现对这种高探测灵敏度光信号的接收。
实用新型内容
本实用新型构建一种无源光网络发射接收装置，克服现有技术中采用PIN-TIA光接收器对2.5Gbps速率高探测灵敏度的光信号很难实现接收的技术问题。
本实用新型的技术方案是：构建一种无源光网络发射接收装置，包括光发射单元、光接收单元、微处理器单元、驱动单元，所述微处理器单元控制所述驱动单元，所述光发射单元将所述驱动单元传输的信号发射出去，所述光接收单元将接收的信号传输给所述驱动单元，所述光接收单元包括雪崩光电二极管(APD：Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管，简称“APD”。)、跨阻放大器(TIA：Transimpedance amplifier，跨阻放大器，简称“TIA”)、所述驱动单元包括限幅放大模块、前置放大器，所述雪崩光电二极管接收光信号后经跨阻放大器转换为电信号后再传输到所述前置放大器，经所述前置放大器放大的电信号输出到所述限幅放大模块再进行二级放大。
本实用新型的进一步技术方案是：所述光接收单元还包括温度采集模块，所述微处理器单元通过所述温度采集模块采集所述雪崩光电二极管的温度，所述微处理器单元通过温度控制雪崩光电二极管的工作电压。
本实用新型的进一步技术方案是：所述光发射单元包括光发射模块、光发射驱动模块、功率设置模块，所述光发射模块的光探测脚PD+脚连接到所述驱动单元的监测光电二极管引脚MPD脚构成闭环反馈电路。
本实用新型的进一步技术方案是：所述光发射模块为反馈激光器。
本实用新型的进一步技术方案是：所述光发射驱动模块还包括自动光功率控制模块，所述自动光功率控制模块用于自动对发光功率进行控制
本实用新型的进一步技术方案是：所述前置放大器还包括自动增益控制模块，所述增益控制模块用于控制光信号功率的波动幅度。
本实用新型的进一步技术方案是：所述无源光网络发射接收装置还包括数字诊断单元，所述数字诊断单元包括温度诊断、电压诊断、偏置电流诊断、发射光功率诊断和接收光功率诊断。
本实用新型的技术效果是：本实用新型通过采用APD-TIA光接收器代替通常使用的PIN-TIA光接收器接收2.5Gbps速率高探测灵敏度的光信号。本实用新型的APD-TIA光接收器能很好的满足光接收模块灵敏度的要求，实现了较高并且稳定的接收灵敏度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型接收单元的结构示意图。
图为本实用新型发射单元的结构示意图。
图4为本实用新型发射单元的电路图。
图5为本实用新型数字诊断单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型技术方案进行进一步说明：
如图1、图2所示，本实用新型的具体实施方式是：构建一种无源光网络发射接收装置，包括光发射单元1、光接收单元2、微处理器单元3、驱动单元4，所述微处理器单元3控制所述驱动单元4，所述光发射单元1将所述驱动单元4传输的信号发射出去，所述光接收单元2将接收的信号传输给所述驱动单元4，所述光接收单元2包括雪崩光电二极管22、跨阻放大器21，所述驱动单元包括限幅放大模块42、前置放大器43，所述雪崩光电二极管22接收光信号后经跨阻放大器转换为电信号后再传输到所述前置放大器43，经所述前置放大器43放大的电信号输出到所述限幅放大模块42再进行二级放大。本实用新型采用APD-TIA光接收器代替传统的PIN-TIA光接收器接收2.5Gbps速率高探测灵敏度的光信号。其实施过程如下：从模块光接口处输入模块的光数据信号，通过模块内部的雪崩光电二极管22将光信号转换为电信号。所述驱动单元4还包括前置放大器43，所述前置放大器43用于将所述雪崩光电二极管22输出到前置放大器43的电信号进行放大。所述限幅放大模块42接收所述前置放大器43放大后的电信号后再进行二级放大，输出模块的数据信号。这样，输入模块的光信号经上述光电转换及二级放大后，在模块的电数据输出端保持恒定的输出，不会随输入光信号的大小变化而波动。
如图1所示，本实用新型的优选实施方式是：所述光接收单元2还包括温度采集模块6，所述微处理器单元3通过所述温度采集模块6采集所述雪崩光电二极管22的温度，所述微处理器单元3通过温度控制雪崩光电二极管22的工作电压。本实施例中，采用所述温度采集模块6采用LM20测试传感器，将采集的雪崩光电二极管22的温度传输到所述微处理器单元3，所述微处理器3经升压模块5控制雪崩光电二极管22的电压，实现自动温度地电压调节，进一步满足了光接收单元2接收灵敏度的要求。
如图1所示，本实用新型的优选实施方式是：所述前置放大器43还包括自动增益控制模块431，所述增益控制模块431用于控制光信号功率的波动幅度。本实施例中，所述增益控制模块431工作过程如下：对小功率输入光转换后的小幅度电信号采用大增益的放大倍数，而对大功率输入光转换后的大幅度信号采用小增益的放大倍数，从而使其输出的电信号幅度波动大大小于输入光信号功率的波动幅度。
如图3、图4所示，本实用新型的优选实施方式是：所述光发射单元1包括光发射模块11、光发射驱动模块12，所述光发射模块11的光探测脚PD+脚连接到所述驱动单元3的监测光电二极管引脚MPD脚成闭环反馈电路。本实施例中，所述发射单元采用闭环控制，由驱动单元3设置发射光功率大小，然后经由TOSA组件的PD-脚回到驱动芯片MPD管脚，组成闭环反馈电路，由发射芯片动态调整光功率大小，实现自动功率控制。本实用新型的实施例中，提供给激光器的偏置电流使激光器工作，再通过Data+/Data-将调制信号加到驱动电路的输入端，调制信号经放大后从驱动电路的输出端加到LD上，此时LD发出带有数据调制信号的光信号。本实施例中，所述光发射模块为反馈激光器，这种激光器的反射机构是由有源区波导上的Bragg光栅提供的，这种反射机构是一种分布式的反馈机构。正因为这一非集总高速反馈机构，所以它的各项性能都优于普通的FP-LD激光器。发射驱动电路12用来驱动、控制激光器发光，工作在突发模式，由突发使能(BEN)控制电平来进行触发。
如图3所示，本实用新型的优选实施方式是：所述光发射驱动模块12还包括温度补偿模块121、偏置电压驱动模块123和自动光功率控制模块122。所述自动光功率控制模块122用于自动对发光功率进行控制，其控制过程如下：激光器内部通过检测激光器电流的大小，再通过和自动光功率控制模块122回路把检测到的电流大小反馈到驱动单元4的驱动芯片中，驱动芯片经过比较电路来判定当前功率的值是否所控制的范围内，光发射驱动模块12可实现动态调节激光驱动电流大小。当激光发光变大时，光电二极管输出电流变大，光发射驱动模块12减小加给激光器的驱动电流，以使激光器发光变小；反而，当激光器发光变小时，光发射驱动模块12将增加驱动电流以增大激光器发光，从而保证激光器发光功率保持恒定。
如图5所示，本实用新型的优选实施方式是：所述无源光网络发射接收装置还包括数字诊断单元，所述数字诊断单元包括温度诊断、电压诊断、偏置电流诊断、发射光功率诊断和接收光功率诊断。本实施例中，温度由温度传感器LM20产生的采样电压，由微处理器单元3通过A/D转换完成数字诊断。工作电压由驱动单元4内部通过A/D转换来完成监控，偏置电流和发射光功率由微处理器单元3通过I2C读取驱动单元4寄存器数据来实现数字诊断，接收光功率由镜像电流源8输入到MCU，通过A/D转换来实现诊断。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种无源光网络发射接收装置，包括光发射单元、光接收单元、微处理器单元、驱动单元，所述微处理器单元控制所述驱动单元，所述光发射单元将所述驱动单元传输的信号发射出去，所述光接收单元将接收的信号传输给所述驱动单元，其特征在于，所述光接收单元包括雪崩光电二极管、跨阻放大器，所述驱动单元包括限幅放大模块、前置放大器，所述雪崩光电二极管接收光信号后经跨阻放大器转换为电信号后再传输到所述前置放大器，经所述前置放大器放大的电信号输出到所述限幅放大模块再进行二级放大。
2.根据权利要求1所述的无源光网络发射接收装置，其特征在于，所述光接收单元还包括温度采集模块，所述微处理器单元通过所述温度采集模块采集所述雪崩光电二极管的温度，所述微处理器单元通过温度控制雪崩光电二极管的工作电压。
3.根据权利要求1所述的无源光网络发射接收装置，其特征在于，所述光发射单元包括光发射模块、光发射驱动模块、功率设置模块，所述光发射模块的光探测脚PD+脚连接到所述驱动单元的监测光电二极管引脚MPD脚构成闭环反馈电路。
4.根据权利要求3所述的无源光网络发射接收装置，其特征在于，所述光发射模块为反馈激光器。
5.根据权利要求3所述的无源光网络发射接收装置，其特征在于，所述光发射驱动模块还包括自动光功率控制模块，所述自动光功率控制模块用于自动对发光功率进行控制。
6.根据权利要求1所述的无源光网络发射接收装置，其特征在于，所述前置放大器还包括自动增益控制模块，所述增益控制模块用于控制光信号功率的波动幅度。
7.根据权利要求1所述的无源光网络发射接收装置，其特征在于，所述无源光网络发射接收装置还包括数字诊断单元，所述数字诊断单元包括温度诊断、电压诊断、偏置电流诊断、发射光功率诊断和接收光功率诊断。
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