專利名稱：無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，尤其涉及一種1. 25 2. 5G的無 源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置。
背景技術(shù)：
無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置在現(xiàn)有光纖傳輸中廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用在光纖到戶、光 纖到大樓和光纖到路邊等幾種情況?，F(xiàn)有技術(shù)中的無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，均為實現(xiàn) 光-電、電-光的轉(zhuǎn)換過程，下行傳輸支持連續(xù)工作模式，上行傳輸支持突發(fā)工作模式?，F(xiàn) 有技術(shù)中，無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置主要采用PIN-TIA (PIN 在P區(qū)和N區(qū)之間夾一層本征 半導(dǎo)體構(gòu)造的晶體二極管，簡稱“PIN 二極管” ；TIA =Transimpedance amplifier，跨阻放大 器，簡稱“TIA”)的光接收器，但對于2. 5Gbps速率的光信號有很高的探測靈敏度，PIN-TIA 光接收器很難實現(xiàn)對這種高探測靈敏度光信號的接收。

實用新型內(nèi)容本實用新型構(gòu)建一種無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中采用PIN-TIA光 接收器對2. 5Gbps速率高探測靈敏度的光信號很難實現(xiàn)接收的技術(shù)問題。本實用新型的技術(shù)方案是構(gòu)建一種無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，包括光發(fā)射單元、 光接收單元、微處理器單元、驅(qū)動單元，所述微處理器單元控制所述驅(qū)動單元，所述光發(fā)射 單元將所述驅(qū)動單元傳輸?shù)男盘柊l(fā)射出去，所述光接收單元將接收的信號傳輸給所述驅(qū) 動單元，所述光接收單元包括雪崩光電二極管(APD Avalanche Photo Diode，雪崩光電 二極管，簡稱“APD”。)、跨阻放大器(TIA Jransimpedance amplifier，跨阻放大器，簡稱 “TIA”)、所述驅(qū)動單元包括限幅放大模塊、前置放大器，所述雪崩光電二極管接收光信號后 經(jīng)跨阻放大器轉(zhuǎn)換為電信號后再傳輸?shù)剿銮爸梅糯笃?，?jīng)所述前置放大器放大的電信號 輸出到所述限幅放大模塊再進(jìn)行二級放大。本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述光接收單元還包括溫度采集模塊，所述微 處理器單元通過所述溫度采集模塊采集所述雪崩光電二極管的溫度，所述微處理器單元通 過溫度控制雪崩光電二極管的工作電壓。本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述光發(fā)射單元包括光發(fā)射模塊、光發(fā)射驅(qū)動 模塊、功率設(shè)置模塊，所述光發(fā)射模塊的光探測腳PD+腳連接到所述驅(qū)動單元的監(jiān)測光電 二極管引腳MPD腳構(gòu)成閉環(huán)反饋電路。本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述光發(fā)射模塊為反饋激光器。本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述光發(fā)射驅(qū)動模塊還包括自動光功率控制模 塊，所述自動光功率控制模塊用于自動對發(fā)光功率進(jìn)行控制本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述前置放大器還包括自動增益控制模塊，所 述增益控制模塊用于控制光信號功率的波動幅度。本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置還包括數(shù)字診斷單元，所述數(shù)字診斷單元包括溫度診斷、電壓診斷、偏置電流診斷、發(fā)射光功率診斷和接收光功率診斷。本實用新型的技術(shù)效果是本實用新型通過采用APD-TIA光接收器代替通常使用 的PIN-TIA光接收器接收2. 5Gbps速率高探測靈敏度的光信號。本實用新型的APD-TIA光 接收器能很好的滿足光接收模塊靈敏度的要求，實現(xiàn)了較高并且穩(wěn)定的接收靈敏度。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型接收單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型發(fā)射單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型發(fā)射單元的電路圖。圖5為本實用新型數(shù)字診斷單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明如圖1、圖2所示，本實用新型的具體實施方式
是構(gòu)建一種無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收 裝置，包括光發(fā)射單元1、光接收單元2、微處理器單元3、驅(qū)動單元4，所述微處理器單元3 控制所述驅(qū)動單元4，所述光發(fā)射單元1將所述驅(qū)動單元4傳輸?shù)男盘柊l(fā)射出去，所述光 接收單元2將接收的信號傳輸給所述驅(qū)動單元4，所述光接收單元2包括雪崩光電二極管 22、跨阻放大器21，所述驅(qū)動單元包括限幅放大模塊42、前置放大器43，所述雪崩光電二極 管22接收光信號后經(jīng)跨阻放大器轉(zhuǎn)換為電信號后再傳輸?shù)剿銮爸梅糯笃?3，經(jīng)所述前 置放大器43放大的電信號輸出到所述限幅放大模塊42再進(jìn)行二級放大。本實用新型采 用APD-TIA光接收器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PIN-TIA光接收器接收2. 5Gbps速率高探測靈敏度的光信 號。其實施過程如下從模塊光接口處輸入模塊的光數(shù)據(jù)信號，通過模塊內(nèi)部的雪崩光電二 極管22將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。所述驅(qū)動單元4還包括前置放大器43，所述前置放大器 43用于將所述雪崩光電二極管22輸出到前置放大器43的電信號進(jìn)行放大。所述限幅放 大模塊42接收所述前置放大器43放大后的電信號后再進(jìn)行二級放大，輸出模塊的數(shù)據(jù)信 號。這樣，輸入模塊的光信號經(jīng)上述光電轉(zhuǎn)換及二級放大后，在模塊的電數(shù)據(jù)輸出端保持恒 定的輸出，不會隨輸入光信號的大小變化而波動。如圖1所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是所述光接收單元2還包括溫度采集模 塊6，所述微處理器單元3通過所述溫度采集模塊6采集所述雪崩光電二極管22的溫度，所 述微處理器單元3通過溫度控制雪崩光電二極管22的工作電壓。本實施例中，采用所述溫 度采集模塊6采用LM20測試傳感器，將采集的雪崩光電二極管22的溫度傳輸?shù)剿鑫⑻?理器單元3，所述微處理器3經(jīng)升壓模塊5控制雪崩光電二極管22的電壓，實現(xiàn)自動溫度地 電壓調(diào)節(jié)，進(jìn)一步滿足了光接收單元2接收靈敏度的要求。如圖1所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是所述前置放大器43還包括自動增益 控制模塊431，所述增益控制模塊431用于控制光信號功率的波動幅度。本實施例中，所述 增益控制模塊431工作過程如下對小功率輸入光轉(zhuǎn)換后的小幅度電信號采用大增益的放 大倍數(shù)，而對大功率輸入光轉(zhuǎn)換后的大幅度信號采用小增益的放大倍數(shù)，從而使其輸出的電信號幅度波動大大小于輸入光信號功率的波動幅度。如圖3、圖4所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是所述光發(fā)射單元1包括光發(fā)射 模塊11、光發(fā)射驅(qū)動模塊12，所述光發(fā)射模塊11的光探測腳PD+腳連接到所述驅(qū)動單元3 的監(jiān)測光電二極管引腳MPD腳成閉環(huán)反饋電路。本實施例中，所述發(fā)射單元采用閉環(huán)控制， 由驅(qū)動單元3設(shè)置發(fā)射光功率大小，然后經(jīng)由TOSA組件的PD-腳回到驅(qū)動芯片MPD管腳， 組成閉環(huán)反饋電路，由發(fā)射芯片動態(tài)調(diào)整光功率大小，實現(xiàn)自動功率控制。本實用新型的實 施例中，提供給激光器的偏置電流使激光器工作，再通過Data+/Data-將調(diào)制信號加到驅(qū) 動電路的輸入端，調(diào)制信號經(jīng)放大后從驅(qū)動電路的輸出端加到LD上，此時LD發(fā)出帶有數(shù)據(jù) 調(diào)制信號的光信號。本實施例中，所述光發(fā)射模塊為反饋激光器，這種激光器的反射機(jī)構(gòu)是 由有源區(qū)波導(dǎo)上的Bragg光柵提供的，這種反射機(jī)構(gòu)是一種分布式的反饋機(jī)構(gòu)。正因為這 一非集總高速反饋機(jī)構(gòu)，所以它的各項性能都優(yōu)于普通的F P-LD激光器。發(fā)射驅(qū)動電路12 用來驅(qū)動、控制激光器發(fā)光，工作在突發(fā)模式，由突發(fā)使能(BEN)控制電平來進(jìn)行觸發(fā)。如圖3所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是所述光發(fā)射驅(qū)動模塊12還包括溫度 補(bǔ)償模塊121、偏置電壓驅(qū)動模塊123和自動光功率控制模塊122。所述自動光功率控制模 塊122用于自動對發(fā)光功率進(jìn)行控制，其控制過程如下激光器內(nèi)部通過檢測激光器電流 的大小，再通過和自動光功率控制模塊122回路把檢測到的電流大小反饋到驅(qū)動單元4的 驅(qū)動芯片中，驅(qū)動芯片經(jīng)過比較電路來判定當(dāng)前功率的值是否所控制的范圍內(nèi)，光發(fā)射驅(qū) 動模塊12可實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)激光驅(qū)動電流大小。當(dāng)激光發(fā)光變大時，光電二極管輸出電流變 大，光發(fā)射驅(qū)動模塊12減小加給激光器的驅(qū)動電流，以使激光器發(fā)光變??；反而，當(dāng)激光器 發(fā)光變小時，光發(fā)射驅(qū)動模塊12將增加驅(qū)動電流以增大激光器發(fā)光，從而保證激光器發(fā)光 功率保持恒定。如圖5所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是所述無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置還包 括數(shù)字診斷單元，所述數(shù)字診斷單元包括溫度診斷、電壓診斷、偏置電流診斷、發(fā)射光功率 診斷和接收光功率診斷。本實施例中，溫度由溫度傳感器LM20產(chǎn)生的采樣電壓，由微處理 器單元3通過A/D轉(zhuǎn)換完成數(shù)字診斷。工作電壓由驅(qū)動單元4內(nèi)部通過A/D轉(zhuǎn)換來完成監(jiān) 控，偏置電流和發(fā)射光功率由微處理器單元3通過I2C讀取驅(qū)動單元4寄存器數(shù)據(jù)來實現(xiàn) 數(shù)字診斷，接收光功率由鏡像電流源8輸入到MCU，通過A/D轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)診斷。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，包括光發(fā)射單元、光接收單元、微處理器單元、驅(qū)動單元，所述微處理器單元控制所述驅(qū)動單元，所述光發(fā)射單元將所述驅(qū)動單元傳輸?shù)男盘柊l(fā)射出去，所述光接收單元將接收的信號傳輸給所述驅(qū)動單元，其特征在于，所述光接收單元包括雪崩光電二極管、跨阻放大器，所述驅(qū)動單元包括限幅放大模塊、前置放大器，所述雪崩光電二極管接收光信號后經(jīng)跨阻放大器轉(zhuǎn)換為電信號后再傳輸?shù)剿銮爸梅糯笃?，?jīng)所述前置放大器放大的電信號輸出到所述限幅放大模塊再進(jìn)行二級放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，其特征在于，所述光接收單元還 包括溫度采集模塊，所述微處理器單元通過所述溫度采集模塊采集所述雪崩光電二極管的 溫度，所述微處理器單元通過溫度控制雪崩光電二極管的工作電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，其特征在于，所述光發(fā)射單元包 括光發(fā)射模塊、光發(fā)射驅(qū)動模塊、功率設(shè)置模塊，所述光發(fā)射模塊的光探測腳PD+腳連接到 所述驅(qū)動單元的監(jiān)測光電二極管引腳MPD腳構(gòu)成閉環(huán)反饋電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，其特征在于，所述光發(fā)射模塊為 反饋激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，其特征在于，所述光發(fā)射驅(qū)動模 塊還包括自動光功率控制模塊，所述自動光功率控制模塊用于自動對發(fā)光功率進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，其特征在于，所述前置放大器還 包括自動增益控制模塊，所述增益控制模塊用于控制光信號功率的波動幅度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，其特征在于，所述無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā) 射接收裝置還包括數(shù)字診斷單元，所述數(shù)字診斷單元包括溫度診斷、電壓診斷、偏置電流診 斷、發(fā)射光功率診斷和接收光功率診斷。
專利摘要本實用新型涉及一種無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)射接收裝置，包括光發(fā)射單元、光接收單元、微處理器單元、驅(qū)動單元，所述微處理器單元控制所述驅(qū)動單元，所述光發(fā)射單元將所述驅(qū)動單元傳輸?shù)男盘柊l(fā)射出去，所述光接收單元將接收的信號傳輸給所述驅(qū)動單元，所述光接收單元包括雪崩光電二極管、跨阻放大器，所述驅(qū)動單元包括限幅放大模塊、前置放大器，所述雪崩光電二極管接收光信號后經(jīng)跨阻放大器轉(zhuǎn)換為電信號后再傳輸?shù)剿銮爸梅糯笃?，?jīng)所述前置放大器放大的電信號輸出到所述限幅放大模塊再進(jìn)行二級放大。本實用新型的APD-TIA光接收器能很好的滿足光接收模塊靈敏度的要求，實現(xiàn)了較高并且穩(wěn)定的接收靈敏度。
文檔編號H04B10/12GK201577092SQ20092020559
公開日2010年9月8日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者寇元慶, 王遠(yuǎn), 肖沖, 胡建黨, 許建銳 申請人:深圳思達(dá)光電通信技術(shù)有限公司