[发明专利]使用高增益放大器和均衡电路的高灵敏度光学接收器

说明书

本申请是分案申请，原案的国家申请号为200980124179.9，申请日为2009年6月16日，发明名称为“使用高增益放大器和均衡电路的高灵敏度光学接收器”。

技术领域

本发明总体上涉及光学接收器，更具体地涉及使用PIN光电二极管的具有提高的灵敏度的光学接收器。

背景技术

其中光电检测器作为接收器元件的光学接收器是光纤传输网络中的关键元素之一。通常，光学接收器用于将光学信号转换为电信号，典型的光学接收器包括连接到放大器(例如，互阻抗放大器)的输入的光电检测器。光电检测器将它接收的光学信号转换为向放大器提供的电流。放大器然后在其输出产生与该电流成比例的电压或电流。光电检测器通常是雪崩光电二极管(APD)或PIN(p-本征-n)光电二极管。随着宽带网络的近来的发展，光学接收器(和光学发送器)已经在速度上提高，通常在比特速率上从622Mbps提高到2.5Gbps。最近，开始广泛使用高达10Gbps的比特速率。

光学接收器的灵敏度通常需要当比特速率提高时保持恒定，使得网络不需要为更高的比特速率而重新配置。例如，使用PIN二极管的用于比特速率622Mbps和1.25Gbps的光学接收器检测能力分别是大约-32dBm和-29dBm。另外，用于比特速率2.5Gbps的光学接收器检测能力在使用PIN二极管的情况下是大约-26dBm，并且在使用APD的情况下是大约-32dBm。当在1.25Gbps的许多系统被升级到2.5Gbps时，一个顾虑是在2.5Gbps的光学接收器的弱灵敏度。为了增强接收器灵敏度，经常优选APD，因为APD与PIN光电二极管相比具有优秀的功率灵敏度。不幸的是，APD通常比PIN光电二极管成本更高并且较不可靠。另外，APD更难调整和校准，这部分地是因为APD的雪崩倍增系数随着环境温度而改变。

因此，期望提供一种光学接收器，该光学接收器使用PIN光电二极管，但是具有适合于用在诸如在例如2.5和10Gps运行的网络的高速网络的增强的灵敏度。

发明内容

根据本发明，提供了一种光学接收器。所述光学接收器包括：光接收元件，用于将光学信号转换为具有第一带宽的电信号；以及放大器，用于放大所述电信号。所述放大器具有第一增益响应，所述第一增益响应产生小于所述第一带宽的第二带宽。所述光学接收器还包括均衡电路，其在操作中耦合到所述放大器。所述均衡电路具有第二增益响应，所述第二增益响应补偿所述放大器的所述第一增益响应，使得所述放大器和所述均衡电路通过所述第一带宽向所述电信号施加基本上恒定的净增益。根据本发明的一个方面，所述光接收元件可以是PIN光电二极管。

根据本发明的另一个方面，所述放大器可以是互阻抗放大器(TIA)。

根据本发明的另一个方面，所述第一带宽可以对应于2.5Gbps的信号比特速率，并且所述第二带宽可以对应于1.25Gbps的信号比特速率。

根据本发明的另一个方面，所述第二增益响应可以具有补充所述第一增益响应的频率依赖性的频率依赖性。

根据本发明的另一个方面，一种前向纠错单元可以在操作中耦合以从所述均衡电路接收输出信号。

根据本发明的另一个方面，所述均衡电路可以包括一对高阻抗跨导放大器，所述一对高阻抗跨导放大器被布置为产生相加在一起的输出电流。

根据本发明的另一个方面，所述均衡电路可以具有传递函数，所述传递函数是所述放大器的零极点传递函数的倒数。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于将光学信号转换为电信号的方法。所述方法包括：检测光学信号；将所述光学信号转换为电信号，并且向所述电信号施加增益。使用放大器来向所述电信号施加所述增益，所述放大器具有选定的增益电平，所述选定的增益电平大于其增益带宽乘积产生足以在所述选定的增益电平在其完整的频带上放大所述电信号的带宽的增益电平。均衡向所述电信号施加的所述增益使得在所述选定的增益电平在其完整的频带上放大所述增益。

附图说明

图1是根据在此所述的方法和技术构造的光学接收器的一个示例的示意框图。

图2示出用于图示在带宽和增益之间的关系的互阻抗放大器(TIA)的简化示例。

图3示出当所使用的TIA足以适应于2.5Gbps信号的全1.8GHz带宽时和当在仅能够适应于1.25Gbps信号的900MHz的带宽下使用TIA时的2.5Gbps信号的增益与频率。

图4示出图3的增益与频率图，在其上叠加了在图1中描述的光学接收器中使用的均衡电路的频率依赖增益响应。