CN203761401U - 光纤信号放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤通信技术领域的光纤信号放大电路，它包括光收发器、FPGA现场可编程门阵列、用于光信号接收和放大的光接收放大电路，光收发器连接光接收放大电路，光接收放大电路连接FPGA现场可编程门阵列。它将接收的到的光信号放大，确保信号采样精度，提高电信号还原质量。

Description

光纤信号放大电路

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术领域，具体说是一种光纤信号传输控制电路。

背景技术

光纤通信，是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。一对单模光导纤维可以同时开通35000个电话，和电通信相比具有传输频带宽、传输损耗低、损耗均匀且不受温度的影响、抗干扰能力强、保真度高、信号保密度高、工作可靠度高等特点，其采用的高速串行能力的传输协议，具有高可靠性、高带宽、实时性高的特点。随着光纤技术的进步，特别是无水峰的全波窗口光纤的发展，从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，传输容量呈几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。同时光纤通信采用点对点、星形、链状、环形网络拓扑结构，中间设备少，不需要进行复杂的协议转换。正是如此，光纤通信系统逐渐成为主流通信系统。

目前,我国已经建成以光纤网络为基础的骨干网和城域网。随着本地光纤网络和3G或者4G移动通信光纤网络建设的推进，我国的光纤通信领域还有很大的发展空间。

波分复用(WDM)和波长转换技术是光纤通信的核心技术。波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经复用器(Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光纤通信线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(Demultiplexer)将各种波长的光载波信号分离，再由光接收机作进一步处理以恢复原信号。波长转换技术是将从波分复用终端或其他设备来的光信号进行转换，将非匹配波长上的光信号转到符合要求的波长上，从而实现信号从一个波长向另一个波长的转换。在含有波长转换的网络中，光纤通道能通过在不同的链路上用不同的波长建立，从而大大提高网络的灵活性，消除光纤通道的波长冲突，有利于网络的运行、管理和维护。

光纤通信的基本工作原理是, 信源编码装置将语音、图像、数据等业务转换为数字脉冲信号，再将这些数字脉冲信号进行编码，获得数据源信号，再通过调制器将数据源信号调制到无规律变化光信号，通过光端机的光发射器将光信号通过光纤传输给另外一个光端机，另外一个光端机的光检测器将获得的光信号进行提取，再经过后续处理得到相应的话音、图象、数据等信息。

在电通信领域,通常将输入电通信信号通过功率放大器进行调制,实现波形放大,以达到后续设备的要求。这种功率放大模式，对主要电信号进行放大的同时也会同步放大噪波信号。

光纤通信的光信号放大原理是，当光信号进入光纤网络中的光纤信号放大器时，光纤信号放大器产生光子激辐射效应，产生大量与自身完全相同的光子，产生信号放大作用。它是光纤通信技术领域中的一个非常重要的技术。

目前，光纤通信行业，将发送的光信号进行放大，补偿光分配器造成的光损耗和提高接入设备的数量，减少光信号传输时所需的中继装置，降低成本，提高光信号的传输质量；在光信号接收端，光信号转换成的电信号，还需要进行放大，设计人员就没有设计光信号放大电路，而是将接收到的光信号直接采样转换成电信号，再将电信号放大，输出到相关设备。

对普通光信号，采用这种处理方式，基本还能满足需求。不过，对于数据准确性要求高的光纤通信系统，其要求对光信号进行高精度采样，以获得最好的电信号还原质量，同时还要还原产生的电信号的噪波尽量小，采用以上的光信号处理模式，无法达到系统的要求。

实用新型内容

为了克服现有技术在接收端对光信号处理时，只采用放大还原后的电信号， 这种信号处理方式，会对噪波信号进行同步、同比放大，影响信号的纯净性，进而影响到信号还原质量，无法满足高精度、高质量的数据通信需求的技术缺陷，本实用新型提供一种光纤信号放大电路。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

光纤信号放大电路，包括光收发器、FPGA现场可编程门阵列、用于光信号接收和放大的光接收放大电路，光收发器连接光接收放大电路，光接收放大电路连接FPGA现场可编程门阵列。

本实用新型投入使用时，第一步，检查、调试电路：检查光收发器、FPGA现场可编程门阵列和光接收放大电路的硬件连接是否正常，如果出现异常，予以纠正；第二步，加电测试设备：启动电源，确认光纤信号放大电路工作状态是否正常，正常后才投入使用；第三步，执行光信号放大任务，光收发器接收到光纤中的光信号，将其转发给光接收放大电路，光接收放大电路产生光子激辐射效应，产生大量与自身完全相同的光子，产生光信号放大，再将放大后的光信号转换成电信号，传输给FPGA现场可编程门阵列。

本实用新型的工作原理是，利用光信号放大的光子激辐射效应进行管制复制放大，这种放大方式，光信号的保真度高，还不会产生噪波，光信号的放大有利于提高电信号的采样精度，从而得到高还原质量的电信号。

和现有技术在光信号的接收端采用电信号放大的技术方案相比，本实用新型可以得到更好的电信号还原质量，更低的系统噪声水平。

为了进一步优化，提高光接收放大电路的光信号处理能力，作为优选，光接收放大电路，包括接收放大器、A/D转换器，光收发器连接接收放大器，接收放大器连接A/D转换器，A/D转换器连接FPGA现场可编程门阵列。

以上是对光纤信号放大电路的光接收端光信号放大、转换能力的进一步改进。采用光收发器、接收放大器、A/D转换器顺次连接，有利于流水线式的处理接收到的光信号，降低信号传输的中间损耗，提高信号转换效率，这种流水线式的光信号到电信号的转换，可以很好地实现光纤通信到电通信的无缝切换。

本领域技术人员可根据实际需要自由选择组件的参数。

为了进一步优化，提高光纤信号放大电路的适用范围，作为优选，光纤信号放大电路，还包括光发送放大电路，FPGA现场可编程门阵列连接光发送放大电路，光发送放大电路连接光收发器。

以上是对光纤信号放大电路的光信号发送能力的进一步改进。光纤信号放大电路中增加光发送放大电路，这是对光纤信号放大电路的功能的完善，实现电通信到光纤通信的无缝切换，使得光纤信号放大电路在光纤网络的反射端和接收端都能使用，更具有产业价值。

为了进一步优化，提高光发送放大电路的光信号处理能力，作为优选，光发送放大电路包括D/A转换器，发送放大器，FPGA现场可编程门阵列连接D/A转换器，D/A转换器连接发送放大器，发送放大器连接光收发器。

以上是对光纤信号放大电路的光信号放大、转换能力的进一步改进。采用D/A转换器、发送放大器、光收发器顺次连接，有利于流水线式的处理需要发射的电信号，降低信号处理的中间损耗提高信号转换效率，这种流水线式的电信号到光信号的转换，可以很好地实现电通信到光纤通信的无缝切换。

本领域技术人员可根据实际需要自由选择组件的参数。

为了进一步优化，提高接收放大器和发送放大器对各种光纤网络的适应能力，作为优选，接收放大器和发送放大器均为掺铒光纤放大器、掺镨光纤放大器、掺铥光纤放大器、半导体激光放大器中任意一种。

以上是对光纤信号放大电路的网络环境适应能力的进一步改进。每种光纤放大器的增益带较宽不一样，掺铒光纤放大器的增益带较宽，覆盖S、C、L频带；掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近；掺铥光纤放大器的增益带是S波段；半导体激光放大器的增益带很宽，但增益幅度较小，成本较高。

本领域技术人员可根据实际需求自由选择接收放大器和发送放大器的类型。

为了进一步优化，提高光纤信号放大电路的光信号转换和收发能力，作为优先，光收发器的型号为FTRJ-8519-1-2.5。

以上是对光纤信号放大电路的数据信号转换和收发能力的进一步改进。采用Finisar公司FTRJ-8519-1-2.5光收发器，它采用850nm激光器，提供2.125Gbps传输速率，具有良好的抖动和EMI特性。

本领域技术人员可根据实际需求自由选择光收发器的型号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1. 和现有技术在光信号的接收端采用电信号放大的技术方案相比，本实用新型在光信号的接收端采用光收发器、接收放大器、A/D转换器顺次连接，这种流水线式的光信号放大、转换电路，具有流程处理损耗低，信号转换效率高，最重要的是得到更好的电信号还原质量，更低的系统噪声水平。

2. 本实用新型还采用D/A转换器、发送放大器、光收发器顺次连接的流水线式的处理需要发射的电信号，降低信号处理的中间损耗、提高信号转换效率，放大后的信号保真度高，并有利于在光纤网络上传输。

本实用新型解决了需要高质量数据还原的数据处理，采用现有技术出现的电信号还原质量无法满足实际需求的技术问题，同时本实用新型同时具备光信号和电信号的相互转换功能，具有很好的产业价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例，下面将对描述本实用新型实施例中所需要用到的附图作简单的说明。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据下面的附图，得到其它附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型，下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本实用新型实施例中的一部分，而不是全部。基于本实用新型记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本实用新型保护的范围内。

实施例一：

如图1所示，本实用新型，包括光收发器、FPGA现场可编程门阵列，还包括用于光信号接收和放大的光接收放大电路，光收发器连接光接收放大电路，光接收放大电路连接FPGA现场可编程门阵列。

本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。

实施例二：

为了提高光纤信号放大电路的光接收端光信号放大、转换能力，本实施例在实施例一的基础上进一步地改进，本实施例的光接收放大电路，包括接收放大器、A/D转换器，光收发器连接接收放大器，接收放大器连接A/D转换器，A/D转换器连接FPGA现场可编程门阵列。

本领域技术人员可根据实际需要求自由选择组件的型号和参数。

实施例三：

为了提高光纤信号放大电路的光信号发送能力，本实施例在实施例一～二的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的光纤信号放大电路，还包括光发送放大电路，FPGA现场可编程门阵列连接光发送放大电路，光发送放大电路连接光收发器。

实施例四：

为了提高光纤信号放大电路的光信号放大、转换能力，本实施例在实施例三的基础上进一步地改进，本实施例的光发送放大电路包括D/A转换器，发送放大器，FPGA现场可编程门阵列连接D/A转换器，D/A转换器连接发送放大器，发送放大器连接光收发器。

本领域技术人员可根据实际需要求自由选择组件的型号和参数。

实施例五：

为了提高光纤信号放大电路的网络环境适应能力本实施例在实施例二～四的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的接收放大器和发送放大器均为掺铒光纤放大器、掺镨光纤放大器、掺铥光纤放大器、半导体激光放大器中任意一种。

本领域技术人员可根据实际需求自由选择接收放大器和发送放大器的类型和参数。

实施例六：

为了提高光纤信号放大电路的数据信号转换和收发能力，本实施例在实施例一～五的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的光收发器的型号为FTRJ-8519-1-2.5。

本领域技术人员可根据实际需求自由选择光收发器的型号。

如上所述便可实现该实用新型。

Claims (5)

1.光纤信号放大电路，包括光收发器、FPGA现场可编程门阵列，其特征在于：还包括用于光信号接收和放大的光接收放大电路，所述光收发器连接光接收放大电路，所述光接收放大电路连接FPGA现场可编程门阵列。

2.根据权利要求1所述的光纤信号放大电路，其特征在于：所述光接收放大电路，包括接收放大器、A/D转换器，所述光收发器连接接收放大器，所述接收放大器连接A/D转换器，所述A/D转换器连接FPGA现场可编程门阵列。

3.根据权利要求1所述的光纤信号放大电路，其特征在于：还包括光发送放大电路，所述FPGA现场可编程门阵列连接光发送放大电路，所述光发送放大电路连接光收发器。

4.根据权利要求3所述的光纤信号放大电路，其特征在于：所述的光发送放大电路包括D/A转换器，发送放大器，所述的FPGA现场可编程门阵列连接D/A转换器，所述D/A转换器连接发送放大器，所述发送放大器连接光收发器。

5.根据权利要求1所述的光纤信号放大电路，其特征在于：所述的光收发器的型号为FTRJ-8519-1-2.5。