[发明专利]使用低速光接收元件实现的高速光接收器及其实现方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及光学数据通信，尤其涉及具有使用低速光接收元件实现的高速光接收器的光传输系统和方法。

背景技术

在传输系统中，已尝试最大化使用雪崩光电二极管（APD）的光接收器的接收灵敏度。充分确保所需的APD增益和带宽的APD用作传输系统中的APD。因此，当实现光接收器时，不需要担心APD的带宽。因此，现有的发明集中在用于最大化APD的特性的配置上。

例如，技术包括用于APD偏压控制的配置，诸如用于控制APD的增益和用于提高接收的信号的信噪比（S/N）的APD偏压控制。其它技术包括补偿电路和APD偏压电路，补偿电路用于根据温度形成最佳APD偏压，采用通过将最佳APD电压存储在只读存储器（ROM）中来控制APD偏压的方法，使用热敏电阻搜索最佳APD偏压；APD偏压电路用于防止当大量的光输入至APD时由于光电转换中获得增益而造成的APD损坏。其它技术还包括使用APD的击穿电压的光电元件的校准。

随着光传输系统的传输速率增大至10Gb/s或更大且智能设备的使用迅速增长，为了赶上流量增大的速度，最近已提高光传输网络的传输能力或传输速率。在光传输系统中，需要光接收器用于接收所发送的光信号。在需要长距离传输光的情况下或在需要大的光链路余量的情况下，光接收器使用通过放大光电转换后的信号来改善其特性的APD。在光接收器中，使用具有适于所需的传输速率的足够的带宽的APD，从而最大化APD的特性。难以赶上最近传输速率的增长且难以制造高速APD。期望具有克服这样的困难的光传输系统。

发明内容

本发明涉及使用低速光接收元件实现的高速光接收器及其实现方法，该高速光接收器配置成通过使用所述光接收器中的与雪崩光电二极管（APD）一起配置的接收器电路扩大频率带宽，来接收传输速率比使用一般APD接收的光信号的传输速率高的光信号，其中，所述光接收器包括：APD；APD偏压控制电路；用于放大从APD接收的信号以具有低噪声的互阻抗放大器（TIA）；以及后置放大器。

本发明的优选实施方式的一方面通过添加频率特性补偿电路、使用在EPON或GPON中使用的低速APD（例如，在2.5Gb/s或低速传输中使用的APD），来提供10Gb/s的高速光接收器。

本发明的优选实施方式的另一方面通过添加频率特性补偿电路和调节APD的偏压，来提供满足在用于10Gb/s的PON的光接收器中所需的接收灵敏度标准的高速光接收器。

本发明的优选实施方式的另一方面通过诸如添加频率特性补偿电路、调剂APD的偏压、添加软件型最佳调节装置等的方法，来提供满足接收灵敏度标准的高速光接收器。

根据本发明的优选实施方式的一方面，高速光接收器包括：APD，该APD作为光接收元件，用于接收以2.5Gb/s的速度或低速发送的光；TIA，该TIA用于放大通过所述APD转换成的电流；频率特性补偿电路，该频率特性补偿电路扩大频率带宽以接收以高速发送的信号；以及后置放大器，该后置放大器用于将所述信号放大至具有可在数字元件中使用的振幅的信号。

根据本发明的优选实施方式的另一方面，使用2.5Gb/s的速度或低速的APD的高速光接收器的实现方法包括：测量来自一电路的增益和频率特性，其中，该电路包括：APD或PIN二极管，该APD或PIN二极管作为光接收元件，用于接收以2.5Gb/s的速度或低速发送的光；TIA，该TIA放置在APD或PIN二极管的下一端且放大转换成的电流以具有低噪声；以及后置放大器，该后置放大器用于将信号放大至具有可在数字元件中使用的振幅的信号；并且所述方法包括添加具有增益和频率带宽的频率特性补偿电路，在所述频率特性补偿电路中，当基于测量的增益和频率特性执行频率补偿时，以5Gb/s至10Gb/s的速率发送数据。

根据本发明的优选实施方式的另一方面，高速光接收器通过调节APD的偏压和频率特性补偿电路的频率带宽而具有最佳的增益和频率带宽。

根据本发明的优选实施方式的另一方面，提供一种高速光接收器，其中，优选地通过将附加电路置于用于放大从APD或PIN二极管接收的信号以具有低噪声的TIA和用于将信号放大成可用作数字信号的后置放大器之间、通过将附加电路置于TIA的后端、或通过将附加电路置于后置放大器的前端，来添加频率特性补偿电路。

附图说明

图1是根据优选实施方式的多个方面的使用APD的一般光接收器的框图；

图2示出根据优选实施方式的多个方面的当2.5Gb/s的APD应用至用于10Gb/s的电路时的频率特性；