[实用新型]一种支持宽动态接收光功率范围光模块

说明书

本实用新型提供一种支持宽动态接收光功率范围光模块，包括信号接收机、镜像电流源模块、跨阻放大器、对数运放模块、隔直电容C1、带通滤波放大器，所述信号接收机连接镜像电流源模块，所述镜像电流源模块与所述跨阻放大器、所述对数运放模块连接，所述对数运放模块后连接所述隔直电容C1，所述隔直电容C1连接所述带通滤波放大器，所述信号接收机用于接收电流信号，所述对数运放模块用于将电流信号以对数形式转化成电压信号，所述隔直电容C1与所述带通滤波放大器配合滤除高频噪声放大低速通信信。在极宽的动态光功率接接收范围内提取、放大低速通信信号，配合成熟的串口通信协议完成光模块中低速通信信号的加载、检测。

技术领域

本发明涉及一种支持在较宽动态接收光功率范围内实现低速通信的光模块，主要应用于高速光通信领域，以消除低速通信信号质量对收端光功率强度大小的依赖。

背景技术

随着光通信网络组网形式的多样化发展，对光收发模块的要求不仅仅局限于高速数据业务的收发，同时还要能传输各种管理与监测信号，简化光通信网络的维护和运营，促进光网络朝向智能化发展。

传统的光收发模块载入管理或监测信号，一般需要单独通信链路来承载这部分管理或监测信号，造成运营管理成本的增加。

现阶段比较流行的方式是，在高速通信信号之外增加低速监测/管理信号，再在收端经跨阻放大器（TIA）转换成电压信号并提取。如专利CN204993356Μ公开的一种基于幅度调制的带内透传监控信号的光模块，其具体实现过程如图1，通过在光模块的发端注入低速通信信号s(t)，‘1’、‘0’信号经过调幅方式加载到激光器（EAM）上，实现低速信号从电信号到光信号的转换，同时，发端的高速业务信号Tx1经过调制器实现电/光转换；发端光信号经过光纤网络发送到接收端后，接收端的光电二极管（APD）实现光信号到电信号的转换，生成相应的电流信号；其中高速业务信号经过跨阻放大器（TIA）转换成相应的高速电压信号后送入后端放大器单元（LA），同时由镜像电流源（Cμrrent Mirror）比例镜像的电流信号经过低通滤波器（LPF）、跨阻放大器（TIA/Amplifier）转化成电路系统容易检测处理的电压信号V(t)，最终送入比较器进行‘1’、‘0’信号的判别，提取出发端所加载的低速通信信号，如图2所示。

在收端信号提取电路中，输入信号经过低通滤波电路（LPF）后，仅滤除了低速信号频带以上成分，经过跨阻放大器后，输出电压v(t)正比于输入信号I(t)，即V(t)=I(t)*R, R为有效跨阻，而光电流I(t)正比于光功率的大小，可记作I(t)=P(t)*A，P(t)为接收到的光功率信号，A是光电转化效率。对于特定器件以及收端检测电路，A和R是确定的，输出电压V(t)正比于接收光功率。但由于通信网络中链路损耗的差异，P的变化范围甚至会超过1000倍（约30dB动态范围），当P偏大(如图3中case1)时，收端提取出来的低速通信信号V(t)接近电源电压Vsμpply，结果会压缩电平差（Va-Vb），当P偏小(如图3中case3)时， V(t)接近0V，同样会压缩电平差（Va-Vb），另外，过小的V(t)也容易导致（Va-Vb）信号被噪声淹没。低速通信信号有效幅值（Va-Vb）的减弱，导致后端比较器comparator无法设定一个合适判决阈值Vth来分辨Va、Vb是‘1’还是‘0’信号，收端无法区分真实的发端信息，通信失败概率大增。

发明内容

本实用新型提供一种支持宽动态接收光功率范围光模块，利用对数运放模块提取光电流中的低速通信信号，消除收端信号幅度对收端光功率的依赖，极大地提高收端工作光功率范围。