[发明专利]光通信模块

说明书

本发明一般地涉及光通信，特别涉及适用于采用时分复用技术通过单根光纤光缆实现双工光通信的TCM(时间压缩复用)系统中的一种光通信模块。

图1A和1B表明这种TCM通信系统的工作原理，其中图1A表明一种无源双工星形(PDS)配置，是用作光用户线的多种拓扑结构之一。

参见图1A，用标号100标记的站(station)X通过一个星型耦合器101与多个分别标记为102-105的用户A-D相连，其中站X通过单根光纤光缆110与星型耦合器101相连。站借此按时分复用并通过发送模式和接收模式的切换而实现单根光纤光缆110的双工通信。这样一种通信系统称为TCM-TDMA系统。

在建立系统时，站X先向A-D的每个用户发送一个光脉冲，并通过检测返回光脉冲来测量到A-D的每个用户的传输延时。根据如此测得的传输延时，设置对A-D每个用户的传输时隙，以使用户一接到来自站X的传输信号就能向站X发送信息，只要是在指配的时隙内传输，就不致与其他用户发生干扰。这样，从站X到用户A-D、从用户A到站X以及从用户B到站X的信息传输便取道各个用户的时隙进行，如图1B所示。

图2表明一个常规的光通信模块10，它构成常规TCM光通信系统的一部分。

参照图2，该光通信模块10包括一台光收发器11，用来按发送信号向由光纤光缆构成的传输线13发送光传输信号，也用来接收从光传输线13传来的光传输信号；还包括一台驱动器12，用以按发送信号来驱动光收发器11。而且，驱动器12还根据光收发器11所接收的光传输信号再生接收信号。光收发器11和驱动器12组装在一块印刷电路板上。

光收发器11包括一个与光传输线13相连的光耦合器14和一个经光纤段22与光耦合器14相连的光发送模块15，以及一个经光纤段24与光耦合器14相连的光接收模块16，其中光发送模块15包含一个激光二极管18，它由构成驱动器12一部分的驱动电路30所驱动。正如图3所表示的，激光二极管18装持在底座17上构成光学模块15的一部分，并通过一个透镜20与光纤22光耦合，该透镜封装在一个保护光发送模块15的外壳21上。应当注意的是，驱动电路30被供有传输数据连同时钟信号，并产生供驱动激光二极管18的模拟驱动信号，以使之响应。

为监控激光二极管18发射的光信号，光发送模块15还包括底座17上的一个光电二极管19，如通常的用法那样对着激光二极管18，如图3所示，使光电二极管19检测激光二极管18的背向辐射光束。该光电二极管19由包含在驱动器12中的APC(自动功率控制)电路31偏置，而且该APC电路31还参照由阈值电路32提供的阈值电平控制激光二极管18的光功率。

接收模块16具有如图3所示的类似结构，其中一个光电二极管23安装在底座上，相当于在底座17上取代激光二极管的位置，通过封装在外壳上的一个透镜，类似于图3所示的封装在外壳21上的透镜20，使光电二极管23与光纤24光耦合。当然，在接收模块16中并不存在相应于光电二极管19那样的光电二极管。所以，这里略去对接收模块16的说明。光电二极管23响应于从光纤24传来的光信号而产生电输出，并通过发送/接收切换开关36将同样的信号馈送到包含在驱动器12中的AGC(自动增益控制)电路34。

应注意的是，发送/接收开关36被供有发送/接收(TX/RX)控制信号，且当TX/RX控制信号指示光通信模块10的发送模式时触发APC电路31和阈值电路32，而在TX/RX控制信号指示光通信模块10的接收模式时，开关36则使APC电路31和阈值电路32去激发。于是，便实现了对光通信模块10发送模式和接收模式随TX/RX控制信号的时分切换。

在接收模式下，开关36将前置放大器33的输出信号转送到AGC电路34进行自动增益控制，且该输出信号进一步转送到TIM/DEC(定时恢复/判决)处理器35进行定时提取，其时该处理器根据所恢复的定时使时钟和数据得以恢复。

在图2和3所示的常规结构中，应当注意的是，光电二极管19通过检测激光二极管18的背向辐射光束来监控激光二极管18的光输出。只要时间相关的前向和背向光输出变化相同，则在上述常规结构中不会出现太大的问题。相反，在有些情况下前向和背向光输出的变化呈现不对称。例如，前向光输出可能比背向光输出衰降要快。在这种情况下，即使利用APC电路31进行自动功率控制，前向辐射光束的光功率仍然下降，因而注入到光纤22中的光功率随之减小。在这种情况下，采用光通信模块10的节点就会出现故障。只要背向光束的辐射正常，激光二极管18的这种异常现象就不能用光电二极管19检测出来。