CN208110096U - 一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤通信器件领域，具体涉及一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，包括若干光路、前置耦合透镜、光解复用器、后置耦合透镜模块组和光电探测模块组，其特征在于，它还包括窄带滤波器模块组和窄带滤波器反馈模块组；光信号通过前置耦合透镜进入，而后进入光解复用器分出n条光支路，每条光支路末端分别连接窄带滤波器、后置耦合透镜和光电探测模块。本实用新型的有益效果为：增强了光解复用器出射的光信号的背景噪声滤除效果，提高了入射光电探测模块组的多种波长光信号的信噪比；通过添加窄带滤波器反馈模块，调节窄带滤波器的滤波中心波长工作在最优值上。

Description

一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件

技术领域

本实用新型涉及光纤通信器件领域，具体涉及一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件。

背景技术

在多信道的高速光纤通信系统中，每个信道具有不同的波长，光接收组件对信道的控制和实际的信道选择需要光波长选择，即使用光波滤波器。现有多信道光接收组件中其光波解复用器（ODEMUX）器件本身具有一定的滤波作用，如专利CN201410068800.7的多信道光接收组件、CN201520843014.X的多路波长并行的光接收组件及光模块、以及专利CN201610093936.2的一种带光束调整器的光发射组件、光接收组件及光模块等三篇专利中所描述，混合波长的光信号进入光波解复用器，经光波解复用器的分波模块的折反射过程及四个波长膜片的选择作用，混合波长信号依据波长的不同在此分离。

半导体光放大器作为光接收端的前置放大器，可以对进入光接收端的信号光进行光放大，以补偿信号光在长途光路上的传输损耗，此光放大过程提高了光接收端的信号功率和信噪比，最终提高了光接收端的探测灵敏度。但半导体光放大器的光放大过程中使信号光产生较宽的自发辐射背景噪声（ASE背景噪声光）。为了滤除此背景噪声，通常在半导体光放大器后放置一定带宽的滤波器，如半导体光放大器单信道光接收端的应用：专利CN200880131443.7的光放大控制装置、半导体光放大器控制方法及光传送设备和专利US006714345B2 SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIFIER PROVIDING HIGH GAIN, HIGH POWERAND LOW NOISE FIGURE中所描述。半导体光放大器在多信道光接收组件的光放大过程中同样存在噪声大的问题，随着其在多信道光接收组件不断上升的应用，当光波解复用器的光波膜片不能满足滤除光放大的自发辐射宽谱噪声时，需要考虑对多信道光接收组件分离的光信道进行进一步滤波的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：半导体光放大器在多信道放大中存在噪声大的问题。提出了一种在光电探测模块前布置带有反馈装置的可调窄带滤波器的一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，包括若干光路、前置耦合透镜、光解复用器、后置耦合透镜模块组和光电探测模块组，还包括窄带滤波器模块组和窄带滤波器反馈模块组；光信号通过所述前置耦合透镜的输入端进入，而后经光路进入所述光解复用器，所述光解复用器输出端分出n条光支路，每条光支路末端分别由相应的窄带滤波器、相应的后置耦合透镜和相应的光电探测模块连接，n个光电探测模块构成光电探测模块组，n个后置耦合透镜构成后置耦合透镜模块组，所述光电探测模块的末端均与所述窄带滤波器反馈模块电连接，所述窄带滤波器反馈模块与相应的窄带滤波器电连接，n个窄带滤波器反馈模块构成窄带滤波器反馈模块组。前置耦合透镜将光路入射的混合光束准直并引导到光解复用器，经光解复用器分离出n条光支路，每条光支路均经过窄带滤波器，经窄带滤波器的滤波作用滤除光信号中的背景噪声，提高信噪比，从而降低误码率。通过窄带滤波器反馈模块使窄带滤波器的中心波长工作在最优值上，并通过其窄的带宽值滤除信号光携带的自发辐射宽谱噪声。

作为优选，所述光解复用器为棱镜光解复用器、衍射光栅光解复用器、波导光栅光解复用器和介质薄膜光解复用器中的一种。棱镜光解复用器、衍射光栅光解复用器、波导光栅光解复用器和介质薄膜光解复用器均能够实现小型化，方便集成到光接收组件中。

作为优选，所述窄带滤波器模块组由n个分别对应于n条光支路上光信号中心波长的可调带通滤波器构成。

作为优选，所述光电探测模块由光电探测器和前置电信号放大器构成，分别用于光电转换和电信号放大等。

作为优选，所述窄带滤波器反馈模块用于根据光电探测模块组输出的电信号控制窄带滤波器的电源信号，包括电信号探测器、微处理器和存储器，所述电信号探测器和存储器均与微处理器电连接，所述微处理器与窄带滤波器的电源信号控制模块电连接，所述电信号探测器用于获取n个光电探测模块输出的电压值，所述微处理器用于根据上述电压值控制窄带滤波器的电源信号。通过电信号探测器检测光电探测模块输出的电信号强度变化，可以判断光信号的波长是否发生漂移，光信号的波长发生漂移后，通过调整窄带滤波器的电源信号调整窄带滤波器的滤波中心波长，使其重新与光信号波长匹配。

作为优选，所述窄带滤波器模块、后置耦合透镜模和光电探测模由自由空间光路连接。受限于光纤的最小曲率半径限制，导致使用光纤光路的设备的体积缩小受到限制，使用自由空间光路可以避免体积受限的问题。

作为优选，所述窄带滤波器反馈模块组按以下步骤工作：A)窄带滤波器反馈模块组的n个窄带滤波器反馈模块分别检测对应光支路的光电探测模块输出电信号的强度值，并分别记录每个光电探测模块的最大电信号强度值，窄带滤波器反馈模块同时记录每个窄带滤波器的调制值，此时n个窄带滤波器分别工作在相应的滤波中心波长上；B)当某个光支路信号的中心波长发生漂移，并偏离相应的窄带滤波器的滤波中心波长时，该窄带滤波器出射的光信号强度将变低，最终导致相应的光电探测模块输出电信号的强度值变小，相应的窄带滤波器反馈模块监测到此变化，便对相应的窄带滤波器的中心波长进行调节，窄带滤波器反馈模块遍历步骤A记录的相应的窄带滤波器的调制值左右设定范围内的所有值，并记录此调制范围内相应的光电探测模块输出电信号的强度值，最后比较得出新的最大电信号强度值及对应的调制值，将此调制值加载到相应的窄带滤波器上，使相应的窄带滤波器的滤波中心波长改变到与该光支路光信号匹配的波长。

本实用新型的实质性效果是：1、增强了光解复用器出射的光信号的背景噪声滤除效果，提高了入射光电探测模块组的多种波长光信号的信噪比；2、通过添加窄带滤波器反馈模块，调节窄带滤波器的滤波中心波长工作在最优值上。

附图说明

图1为该集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件结构示意图。

图2为窄带滤波器滤除信号光自发辐射宽谱背景噪声的过程示意图。

图3为第三信道上窄带滤波器反馈模块调制前后窄带滤波器的滤波过程示意图。

其中：101、前置耦合透镜，102、光解复用器，103、后置耦合透镜模块组，104、光电探测模块组，105、窄带滤波器模块组，106、窄带滤波器反馈模块组。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

如图1所示，为该集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件结构示意图，包括若干光路、前置耦合透镜101、光解复用器102、后置耦合透镜模块组103和光电探测模块组104，还包括窄带滤波器模块组105和窄带滤波器反馈模块组106；光信号通过前置耦合透镜101的输入端进入，而后经光路进入光解复用器102，光解复用器102输出端分出n条光支路，每条光支路末端分别由相应的窄带滤波器、相应的后置耦合透镜和相应的光电探测模块连接，n个光电探测模块构成光电探测模块组104，n个后置耦合透镜构成后置耦合透镜模块组103，光电探测模块的末端均与窄带滤波器反馈模块电连接，窄带滤波器反馈模块与相应的窄带滤波器电连接，n个窄带滤波器反馈模块构成窄带滤波器反馈模块组106。前置耦合透镜101将光路入射的混合光束准直并引导到光解复用器102，经光解复用器102分离出n条光支路，每条光支路均经过窄带滤波器，经窄带滤波器的滤波作用有效滤除光信号中的背景噪声，提高信噪比，从而降低误码率。通过窄带滤波器反馈模块组106使窄带滤波器模块组105的中心波长工作在最优值上，并通过窄带滤波器模块组105窄的带宽值滤除信号光携带的自发辐射宽谱噪声。

本实用新型的多信道光接收组件，其多信道代表2个信道以上的任意数量的信道，如2信道、4信道、32信道等，相应的光解复用器102有对应数量的输出端口，后置耦合透镜模块组103具有对应数量的耦合透镜，光电探测模块组104具有对应数量的光电探测器模块。以4信道光接收组件为例，对本实施例进行描述和说明。入射4信道光接收组件的光束为四种波长（λ1、λ2、λ3和λ4）光信号的混合光束；后置耦合透镜模块组103包含四个相同的后置耦合透镜模103a、103b、103c和103d；光电探测模块组104包含四个相同的光电探测模块104a、104b、104c和104d。上述复合光信号输入4信道光接收组件，首先被前置耦合透镜101引导至光解复用器102，光解复用器102根据波长的不同，将四种波长光信号分离，并分别从四个端口输出。光解复用器102可选用棱镜、衍射光栅、波导光栅、介质薄膜等可小型化集成类型的光解复用器。从光解复用器102四个输出端口分别出射的四种波长光信号分别经过窄带滤波器105a、105b、105c和105d，然后分别被后置耦合透镜模103a、103b、103c和103d引导至光电探测模块104a、104b、104c和104d。光电探测模块104a、104b、104c和104d均进行对入射的光信号探测、光电转换、电信号放大和电信号输出。光电探测模块104a、104b、104c和104d为常见的光接收机主要电路组成模块，具体为由光电二极管和前置放大器构成的接收机前端。

窄带滤波器模块组105与窄带滤波器反馈模块106a、106b、106c和106d的具体工作过程如下：窄带滤波器105a、105b、105c和105d通过其窄的滤波带宽滤除信号光自发辐射宽谱背景噪声的过程示意图如图2所示。图2和图3以某一信道上窄带滤波器和窄带滤波器反馈模块工作过程为例进行的阐述，如窄带滤波器105c所在信道（第三信道），其他信道上二者的工作过程基本与此相同。

图2中（a）表示进入多信道光接收组件四路光信号混合光束的输入光谱，可见，经过外部半导体光放大器的整体光放大作用后，此混合光束的输入光谱上已产生了宽谱的ASE背景噪声光。四路光信号经前置耦合透镜101引导至光解复用器102，并经光解复用器102的折反射、滤波等分波作用进入各自分离的光路。经光解复用器102的滤波作用，各路光信号仍携带一定宽度的ASE背景噪声光，如图2中（b）和（c）所示。图2中（b）表示光解复用器102第三信道上的滤波带通曲线，图2中（c）表示光信号经光解复用器102滤波后的出射光谱，在信道光周围可见一定宽度的ASE背景噪声光。

为保证光解复用器102出射光信号的信噪比，窄带滤波器105a、105b、105c和105d使用更窄的带宽对光解复用器102的出射光信号进一步滤波，以滤除各路光信号携带的ASE背景噪声光，如图2中（d）和（e）所示。图2中（d）表示窄带滤波器105c的滤波带通曲线，图2中（e）表示窄带滤波器105c的出射光谱，可见信道光周围已基本无ASE背景噪声光。此滤波干净的信道光从窄带滤波器模块组105出射，经后置耦合透镜模块组103分别引导至四个光电探测模块104a、104b、104c和104d，进行探测、光电转换、电信号放大和电信号输出的过程。

如图3所示，为第三信道上窄带滤波器反馈模块调制前后窄带滤波器的滤波过程示意图，窄带滤波器反馈模块106a、106b、106c和106d分别实时监测光电探测模块104a、104b、104c和104d输出电信号的强度值，并分别记录四个光电探测模块的最大电信号强度值D_max10、D_max20、D_max30和D_max40，反馈模块106a、106b、106c和106d同时记录此时分别对窄带滤波器105a、105b、105c和105d的调制值T_max10、T_max20、T_max30和T_max40，此四个调制值分别使四个窄带滤波器的中心波长在某个数值上，如此时四个窄带滤波器的中心波长分别为λ_T10、λ_T20、λ_T30和λ_T40。

当多信道光学组件的器件构成或者环境条件等因素发生变化，从而引起四路光信号的中心波长发生漂移，并偏离窄带滤波器105a、105b、105c和105d的滤波中心波长时(如图3中的（a1）相比于图3中的（d1）所示)，窄带滤波器105a、105b、105c和105d出射的光信号强度将变低(如图3中的（e1）所示)，最终导致光电探测模块104a、104b、104c和104d输出电信号的强度值将变小。反馈模块106a、106b、106c和106d监测到此变化，便对窄带滤波器105a、105b、105c和105d的中心波长进行调节（如图3中的（d2）所示）。反馈模块106a、106b、106c和106d遍历调制值T_max10、T_max20、T_max30和T_max40左右设定范围内的所有值，并记录此调制范围内光电探测模块104a、104b、104c和104d输出电信号的强度值，最后比较得出新的四个最大电信号强度值D_max11、D_max21、D_max31和D_max41，及对应的调制值T_max11、T_max21、T_max31和T_max41，将此调制值分别加载到窄带滤波器105a、105b、105c和105d上，使四个窄带滤波器的滤波中心波长变为λ_T11、λ_T21、λ_T31和λ_T41，经过调节后的此四个滤波中心波长即与漂移后的四路光信号的中心波长相同(如图3中的（d2）相对于图3中的（a2）所示)，保证了窄带滤波器105a、105b、105c和105d出射的光信号强度值最大(如图3中的（e2）所示)。

需要说明的是反馈模块106a、106b、106c和106d对窄带滤波器105a、105b、105c和105d的调节为相互独立的调节过程。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，包括若干光路、前置耦合透镜、光解复用器、后置耦合透镜模块组和光电探测模块组，其特征在于，

它还包括窄带滤波器模块组和窄带滤波器反馈模块组；

光信号通过所述前置耦合透镜的输入端进入，而后经光路进入所述光解复用器，所述光解复用器输出端分出n条光支路，每条光支路末端分别由相应的窄带滤波器、相应的后置耦合透镜和相应的光电探测模块连接，n个光电探测模块构成光电探测模块组，n个后置耦合透镜构成后置耦合透镜模块组，所述光电探测模块的末端均与所述窄带滤波器反馈模块电连接，所述窄带滤波器反馈模块与相应的窄带滤波器电连接，n个窄带滤波器反馈模块构成窄带滤波器反馈模块组。

2.根据权利要求1所述的一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，其特征在于，

所述窄带滤波器反馈模块用于根据光电探测模块组输出的电压值控制窄带滤波器的电源信号，包括电信号探测器、微处理器和存储器，所述电信号探测器和存储器均与微处理器电连接，所述微处理器与窄带滤波器的电源信号控制模块电连接，所述电信号探测器用于获取n个光电探测模块输出的电压值，所述微处理器用于根据上述电压值控制窄带滤波器的电源信号。

3.根据权利要求1或2所述的一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，其特征在于，

所述窄带滤波器模块组由n个分别对应于n条光支路上光信号中心波长的可调带通滤波器构成。

4.根据权利要求1或2所述的一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，其特征在于，

所述光电探测模块由光电探测器和前置电信号放大器构成，分别用于光电转换和电信号放大等。

5.根据权利要求1或2所述的一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，其特征在于，

所述光解复用器为棱镜光解复用器、衍射光栅光解复用器、波导光栅光解复用器和介质薄膜光解复用器中的一种。

6.根据权利要求1或2所述的一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，其特征在于，

所述窄带滤波器模块、后置耦合透镜模块和光电探测模块由自由空间光路连接。

7.根据权利要求3所述的一种集成可调窄带滤波器的多信道光接收组件，其特征在于，

所述窄带滤波器模块、后置耦合透镜模块和光电探测模块由自由空间光路连接。