CN109257101B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光模块，属于光纤通信技术领域。本发明实施例提供一种光模块，包括光源、合光器、分光器、第一光接收器、第一跨阻放大器、第二光接收器、第二跨阻放大器、反相器及限幅放大器；来自外部的突发光射向合光器；光源向合光器发出与突发光相同波长的连续光；合光器合并突发光及连续光以形成合并光；分光器将合并光分为第一光束及第二光束；第一光接收器接收第一光束，第一光接收器与第一跨阻放大器的输入端连接；第二光接收器接收第二光束，第二光接收器与第二跨阻放大器的输入端连接，反相器的输入端与第二跨阻放大器的输出端连接；第一跨阻放大器的输出端与限幅放大器的正输入端连接，反相器的输出端与限幅放大器的负输入端连接。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块是光纤通信***的重要组成部分，用于接收光信号，并通过信号转换、信号放大等过程将光信号转换为对应的数字信号。通常，光模块中包括用于放大信号的跨阻放大器。

随着通信技术的发展，25G以太网无源光网络(Ethernet Passive OpticalNetwork，EPON)成为了光纤通信***的主流趋势。光模块需能接收高速突发信号，但是现有技术中跨阻放大器仅能接收连续的高速信号，无法实现对突发的高速信号进行接收，增加了光模块接收高速突发信号的难度。

发明内容

本发明提供一种光模块，可以实现接收外部高速突发光信号。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种光模块，包括光源、合光器、分光器、第一光接收器、第一跨阻放大器、第二光接收器、第二跨阻放大器、反相器及限幅放大器；

来自外部的突发光射向合光器；

光源向合光器发出与突发光相同波长的连续光；

合光器合并突发光及连续光以形成合并光；

分光器将合并光分为第一光束及第二光束；

第一光接收器接收第一光束，第一光接收器与第一跨阻放大器的输入端连接；

第二光接收器接收第二光束，第二光接收器与第二跨阻放大器的输入端连接，反相器的输入端与第二跨阻放大器的输出端连接；

第一跨阻放大器的输出端与限幅放大器的正输入端连接，反相器的输出端与限幅放大器的负输入端连接。

另一方面，本发明实施例提供另一种光模块，包括光源、合光器、分光器、第一光接收器、第一跨阻放大器、第一运算放大器、第二光接收器、第二跨阻放大器、第二运算放大器及限幅放大器；

来自外部的突发光射向合光器；

光源向合光器发出与突发光相同波长的连续光；

合光器合并突发光及连续光以形成合并光；

分光器将合并光分为第一光束及第二光束；

第一光接收器接收第一光束，第一光接收器与第一跨阻放大器连接，第一跨阻放大器的正输出端与第一运算放大器的同向输入端连接，第一跨阻放大器的负输出端与第一运算放大器的反向输入端连接；

第二光接收器接收第二光束，第二光接收器与第二跨阻放大器连接，第二跨阻放大器的正输出端与第二运算放大器的反向输入端连接，第一跨阻放大器的负输出端与第二运算放大器的同向输入端连接；

第一运算放大器的输出端与限幅放大器的正输入端连接，第二运算放大器的输出端与限幅放大器的负输入端连接。

光模块中的光源提供与突发光相同波长的连续光，合光器将突发光及连续光合并，分光器将光分为第一光束及第二光束，第一光束及第二光束具有小于突发光的光功率差值变化，可以被连续模式下的跨阻放大器接收；第一光接收器接收第一光束，第一光接收器与第一跨阻放大器的输入端连接；第二光接收器接收第二光束，第二光接收器与第二跨阻放大器的输入端连接，反相器的输入端与第二跨阻放大器的输出端连接；第一跨阻放大器的输出端与限幅放大器的正输入端连接，反相器的输出端与限幅放大器的负输入端连接；通过反相器将第二跨阻放大器输出的电信号相位反转，与第一跨阻放大器输出的电信号形成相位反转差别，由限幅放大器利用相位差别去除连续光带来的噪声信号。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例提供的光模块结构示意图；

图2是另一本发明实施例提供的光模块结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

跨阻放大器是光模块接收端的主要器件。

图1是本发明实施例提供的光模块结构示意图。如图1所示，该光模块包括：光源1、光耦合装置2、第一光接收器31、第一跨阻放大器41、第二光接收器32、第二跨阻放大器42、反相器70以及限幅放大器5。

其中，光源1用于发出波长与突发光a的波长相同的连续光b。光耦合装置2用于接收突发光a和连续光b，连续光b的光功率恒定，而突发光a的光功率处于变化状态。突发光a来自光模块外部，通过光纤传入光模块内部。突发模式是接入网光模块通信的一种主要模式，部分接入网光模块接收突发的光信号。

其中，光耦合装置2包括合光器21和分光器22。合光器21用于合并连续光b和突发光a；分光器22用于将连续光b和突发光a合并得到的光信号分束为第一光束c1和第二光束c2，分光器将光功率进行分离。第一光束c1的光功率差值小于突发光a的光功率差值，第二光束c2的光功率差值小于突发光a的光功率差值，通过将连续光与突发光合并，减小了突发光的光功率差值变化幅度。

连续光b的波长与突发光a的波长相同，以便于减少信号噪声，易于实现光耦合；通过合光器21和分光器22能够重新分配连续光b和突发光a的功率。可选地，第一光束c1和第二光束c2的功率相同，当第一光束与第二光束光功率相同时，第一运算放大器61得到的第一放大电压信号与第二运算放大器62得到的第二放大电压信号的幅值相等。

第一光接收器31用于接收第一光束c1，根据光电效应将第一光束转换为相应的第一电流信号；第一跨阻放大器41与第一光接收器31电连接，用于在连续模式下将第一电流信号转换为第一电压信号，第一跨阻放大器的输出端与限幅放大器的正输入端连接。

第二光接收器32用于接收第二光束c2，根据光电效应将第二光束转换为相应的第二电流信号；第二跨阻放大器42与第二光接收器32电连接，用于在连续模式下接收第二电流信号并转换为第二电压信号；光模块还包括反相器70，反相器的输入端与第二跨阻放大器的输出端连接；反相器的输出端与限幅放大器的负输入端连接。

限幅放大器根据输入，输出数字信号。一般地，光模块中常用的限幅放大器具有两个输入端，以输入差分信号，而经两个运算放大器输出的两个电信号，其组成与差分信号类似，可以用于输入至限幅放大器中。

第一光束c1的光功率差值小于突发光a的光功率差值的原理如下：

突发光a的光功率最大值为A1 dBm，对应的功率为xmW；突发光a的光功率最小值为A2 dBm，对应的功率为ymW，则，

A1＝10×log(x)

A2＝10×log(y)

突发光a的光功率差值(D)为：

连续光b的光强为BdBm，对应的功率为zmW，则第一光束c1的最大光功率C1dBm，最小光功率C2dBm，分别为：

C1＝10×log(x+z)

C2＝10×log(y+z)

第一光束c1的光功率差值(D’)为：

可以理解的是，在x、y、z的取值均为正数的条件下，

因此D'＜D，换言之，第一光束c1的光功率差值小于突发光a的光功率差值。

在一个实施例中，连续光b的功率大于突发光a的最大光功率。结合上述第一光束c1光功率差值小于突发光a的光功率差值的原理，可以看出：连续光b的功率越大，第一光束c1的光功率差值越小，第一光束c1与第一跨阻放大器41的连续模式适配性更佳。

本发明实施例提供的光模块，通过连续光b与突发光a耦合，使得第一光束c1具有连续分量，并具有低于突发光a的光功率差值。在这样的情况下，第一光接收器31基于第一光束c1得到的第一电流信号，能够作为第一跨阻放大器41在连续模式下的输入信号，进而通过第一跨阻放大器41将第一电流信号转换为第一电压信号。

根据第二光束c2得到第二电压信号的原理与上述相同，第二光束c2由连续光b和突发光a合并得到，因此第二光接收器32基于第二光束c2转换得到的第二电流信号同样可作为第二跨阻放大器32在连续模式下的输入信号。

本发明实施例提供的光模块，跨阻放大器无法处理高速率的突发电信号，而电信号是否为突发模式由光接收器接收的光决定。将高速突发接收光与连续光混合，以得到高速连续光，对光进行混合降低了光的光功率差值。对此，实现了跨阻放大器在连续模式下接收高速突发信号。

为了去除光源提供的连续光带来的信号噪声，在第二跨阻放大器42与限幅放大器5之间接入反相器70，反相器70将来自第二跨阻放大器42的电信号进行反相，得到与反相前相位反转180°的电信号c3。第一光束与第二光束源自同一光束，所以第一光束与第二光束具有相同的相位，反相后的电信号c3与第一跨阻放大器41输出的电信号具有相差180°的相位，将不同相位的电信号接入限幅放大器中，可以利用相位差将信号的幅度进一步放大，达到抑制噪声、改善接收灵敏度的作用。

为了进一步改善接收信号的灵敏度，去除连续光带来的信号噪声，可以采用运算放大器在放大信号的同时，实现电信号的反相。

图2是另一本发明实施例提供的光模块结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供另一种光模块，对图1所示实施例的光模块进行部分改变，该光模块包括：光源1、光耦合装置2、第一光接收器31、第一跨阻放大器41、第一运算放大器61、第二光接收器32、第二跨阻放大器42、第二运算放大器62以及限幅放大器5。

其中，光源1用于发出波长与突发光a的波长相同的连续光b。光耦合装置2用于接收突发光a和连续光b，其中，光耦合装置2包括合光器21和分光器22。合光器21用于合并连续光b和突发光a；分光器22用于将连续光b和突发光a合并得到的光信号分束为第一光束c1和第二光束c2，分光器将光功率进行分离。第一光束c1的光功率差值小于突发光a的光功率差值，第二光束c2的光功率差值小于突发光a的光功率差值。

连续光b的波长与突发光a的波长相同，以便于减少信号噪声以及便于实现光耦合；连续光b的光功率恒定，而突发光a的光功率处于变化状态。

通过合光器21和分光器22能够重新分配连续光b和突发光a的功率。第一光束c1和第二光束c2的功率相同。

第一光接收器31用于接收第一光束，根据光电效应将第一光束转换为相应的第一电流信号；第一跨阻放大器41与第一光接收器31电连接，用于在连续模式下将电流信号转换为第一电压信号；第一跨阻放大器的正输出端与第一运算放大器的同向输入端连接，第一跨阻放大器的负输出端与第一运算放大器的反向输入端连接；

第二光接收器32，用于接收第二光束c2并转换为第二电流信号；第二跨阻放大器42，用于接收第二电流信号并转换为第二电压信号；第二跨阻放大器的正输出端与第二运算放大器的反向输入端连接，第一跨阻放大器的负输出端与第二运算放大器的同向输入端连接。

当第一光束与第二光束光功率相同时，第一运算放大器61得到的第一放大电压信号与第二运算放大器62得到的第二放大电压信号的幅值相等。

在这样的情况下，第一跨阻放大器41与第一运算放大器61，以及第二跨阻放大器42与第二运算放大器62均采用差分连接。换言之，第一运算放大器61和第二运算放大器62的输入信号均为差分输入信号。通过运算放大器差分输入，单端输出的方式，能够有效去除第一电压信号和第二电压信号中与连续光b对应的偏置分量信号，提升第一放大电压信号和第二放大电压信号的信噪比。

并且，第一运算放大器61与第一跨阻放大器41的差分连接方式输出幅值为两倍输入信号幅值的正向运算放大信号；第二运算放大器62与第二跨阻放大器42的差分连接方式输出幅值为两倍输入信号幅值的反向运算放大信号。并且，当第一光束c1和第二光束c2的功率相同时，第一运算放大信号与第二运算放大信号为一对差分信号，满足限幅放大器5差分输入的要求。

由于第一跨阻放大器与第一运算放大器的接入方式，与第二跨阻放大器与第二运算放大器的接入方式相反，所以第一运算放大器输出的电信号与第二运算放大器输出的电信号相位相差180°。

此外，通过调整分光器分离光束的光功率比例以及运算放大器的放大倍数，可以调整从运算放大器输出的信号幅度，较佳地，第一运算放大器及第二运算放大器输出振幅相同、相位相反的两输出电信号。

在两个跨阻放大器之后设置两个运算放大器，通过运算放大器不仅可以对电信号进行进一步的放大，而且可以输出不同相位的电信号。

限幅放大器5用于接收第一运算放大器及第二运算放大器输出的电信号，将其转换为数字信号。

一般地，光模块中常用的限幅放大器具有两个输入端，以输入差分信号，而经两个运算放大器输出的两个电信号，其组成与差分信号类似，可以用于输入至限幅放大器中。

进一步地，在上述两个实施例中，第一光束c1从光耦合装置2到第一光接收器31的光程，与第二光束c2从光耦合装置2到第二光接收器32的光程相等。或者，第一光束c1从光耦合装置2到第一光接收器31的光程，与第二光束c2从光耦合装置2到第二光接收器32的光程之差小于或者等于光信号光程允许错位的上限。

其中，光信号相位允许错位的上限可选为光速在0.1UI时间内行驶的距离。当第一光束c1和第二光束c2的光程之差在该范围内，不会造成光信号明显的偏差；当第一光束c1和第二光束c2的光程相同时，不会出现光信号偏差。在这样的情况下，能够提高不同光接收器3输出电流信号的同步性，以避免后续对第一电流信号和第二电流信号进行处理时出现信号失真。

在上述实施例中，光耦合装置2输出第一光束c1和第二光束c2。并通过第一光接收器31、第一跨阻放大器41、及第一运算放大器61对第一光束c1进行转换；通过第二光接收器32、第二跨阻放大器42、及第二运算放大器62对第二光束c2进行转换。对第一光束c1和第二光束c2分别进行信号转换处理，能够分别去除与b对应的偏置分量信号，有助于提高限幅放大器5输入信号的信噪比，以及限幅放大器5的接收灵敏度，以优化限幅放大器5输出信号的品质，改善光模块的抗干扰性。

此外，本发明实施例提供的接收机电路中元器件的型号和类别可选如下：光源1可选为分布反馈式激光器。反馈式激光器的输出光单色性好，以满足连续光b与突发光a波长相同的要求。合光器21和分光器22可选为PLC耦合器，或者光纤耦合器。第一光接收器31与第二光接收器32可选为PIN-PD探测器，或者APD探测器。其中，PIN-PD探测器具有更好的强光接收能力，可避免出现信号缺失。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

Claims (8)

1.一种光模块，其特征在于，包括光源、合光器、分光器、第一光接收器、第一跨阻放大器、第二光接收器、第二跨阻放大器、反相器及限幅放大器；

来自外部的突发光射向所述合光器；

所述光源向所述合光器发出与所述突发光相同波长的连续光；

所述合光器合并所述突发光及所述连续光以形成合并光；

所述分光器将所述合并光分为第一光束及第二光束；

所述第一光接收器接收所述第一光束，所述第一光接收器的输出端与所述第一跨阻放大器的输入端连接；

所述第二光接收器接收所述第二光束，所述第二光接收器的输出端与所述第二跨阻放大器的输入端连接，所述反相器的输入端与所述第二跨阻放大器的输出端连接；

所述第一跨阻放大器的输出端与所述限幅放大器的正输入端连接，所述反相器的输出端与所述限幅放大器的负输入端连接。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一光束与所述第二光束具有相同的光功率。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述分光器与所述第一光接收器之间的光程，等于所述分光器与所述第二光接收器之间的光程。

4.如权利要求2或3所述的光模块，其特征在于，所述连续光的光功率大于所述突发光的光功率。

5.一种光模块，其特征在于，包括光源、合光器、分光器、第一光接收器、第一跨阻放大器、第一运算放大器、第二光接收器、第二跨阻放大器、第二运算放大器及限幅放大器；

来自外部的突发光射向所述合光器；

所述光源向所述合光器发出与所述突发光相同波长的连续光；

所述合光器合并所述突发光及所述连续光以形成合并光；

所述分光器将所述合并光分为第一光束及第二光束；

所述第一光接收器接收所述第一光束，所述第一光接收器的输出端与所述第一跨阻放大器的输入端连接，所述第一跨阻放大器的正输出端与所述第一运算放大器的同向输入端连接，所述第一跨阻放大器的负输出端与所述第一运算放大器的反向输入端连接；

所述第二光接收器接收所述第二光束，所述第二光接收器的输出端与所述第二跨阻放大器的输入端连接，所述第二跨阻放大器的正输出端与所述第二运算放大器的反向输入端连接，所述第一跨阻放大器的负输出端与所述第二运算放大器的同向输入端连接；

所述第一运算放大器的输出端与所述限幅放大器的正输入端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述限幅放大器的负输入端连接。

6.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述第一光束与所述第二光束具有相同的光功率。

7.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述分光器与所述第一光接收器之间的光程，等于所述分光器与所述第二光接收器之间的光程。

8.如权利要求6或7所述的光模块，其特征在于，所述连续光的光功率大于所述突发光的光功率。

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