专利名称：高速光信号波长转换传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种高速光信号波长转换传输装置。
背景技术：
目前国家在大力推动三网合一的发展，接入网宽带业务以及交互式宽带业务的增长迅猛，互联网的全球性导致这些宽带业务的交换也必然需要通过骨干网传送来实现，今后随着物连网的发展，骨干网的数据传输量将会越来越大，现在40(ib/S的系统商用步入成熟阶段，随着技术的更新成本的下降，40(ib/S系统的应用会呈现更快速的发展。而目前高速信号的监控系统只能单一的接收某一固定波长的光信息进行采样监控，无法满足监控系统中业务数据着爆发式的增长，所以必须提高光信号在监控系统中的传输效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高速光信号波长转换传输装置，通过本发明的技术方案，替代单通道40(ibit/S光信号的传输，最大可以并行传输96路40(ibit/ s的光信号，大幅度提高了光信号的传输效率。为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种高速光信号波长转换传输装置，包括用高速光路由器和一个系统接收端，包括探测器/TIA电路模块、高速电信号解复用功能块、高速电信号复用功能块、高速电信号驱动模块和高速光信号调制功能块、 波长可调谐激光器构成；所述高速光路由器将所传40(ib/S光信号经探测器换成高速电信号，并将高速电信号通过探测器中的TIA放大器进行低噪声放大；输出到解复用功能块，将电信号解复用成16路2. 5Gb/s信号，并将16路电信号同步输入到复用功能块，并通过复用功能块处理成一路串行的40(ib/S的高速电信号；输入到电信号驱动模块中，以增大调制信号的幅度；将高速电信号输入到MZ调制器的RF连接口，同时波长可调谐激光器发出连续光输入到MZ调制器中，并经过DC自动偏置电路对调制器工作点进行控制，输出调制后的 40Gb/s光信号，所对应的波长可以通过寄存器进行调节控制；调制后的光信号经掺饵光纤放大器进行放大，以补偿链路长距离传输光功率的衰减；将多路波长的光信号通过光复用器合成单纤传输，以提高链路的传输效率，并在接收端经过光复用器中的光解复用器滤出系统所需要波长的光信号，输送到系统接收端。所述探测器还包括有PD的光电流监控和探测器的电源偏置，所述光电流监控采用镜像电流源光功率监控模块。所述在解复用多功能块中包括时钟数据恢复、16位解复用芯片和帧控制器。所述复用功能块中主要包括16位复用芯片、去歪斜控制器；所述16位复用芯片是 SONET (同步光网络)0C-768兼容的复用器，带CMU (时钟倍频单元)，16位复用芯片将16 路SFI-5兼容的2. 5G并行数据复用成39. 8G串行数据流，同时支持2. 69G到43. IG的应用。所述高速信号驱动模块50包括有高速信号放大驱动器、电源偏置模块，以及一个增益环路控制电路模块构成。采用上述技术方案后本发明的有益效果是一种高速光信号波长转换传输装置， 装置自成一个体系可以完成40G光信号的波长转换，通过本技术方案，可以有效的替代单通道40(ibit/S光信号的传输，在接收端，光接收波长范围覆盖整个C波段和L波段，发射端整个C波段96波可调，最大可以并行传输96路40(ibit/S的光信号，大幅度提高了光信号的传输效率。
图1为本发明的整体框图。图2为本发明中探测器/TIA电路模块图。图3为本发明中高速电信号解复用功能块图。图4为本发明中高速电信号复用功能块图。图5为本发明中高速电信号驱动模块图。图6为本发明中高速光信号调制功能块图。
具体实施例下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。本发明涉及的高速光信号波长转换传输装置。如图1所示，本发明主要由探测器/TIA电路模块20、高速电信号解复用功能块 30、高速电信号复用功能块40、高速电信号驱动模块50和高速光信号调制功能块60、波长可调谐激光器10构成；通守完成光电光的转换，将固定波长的光转换成C波段或者L波段任意一个波长输出。如图2所示，所述高速光路由器接收到40(ib/S的高速电信号，将高速光路由器所传40(ib/S光信号经探测器，换成高速电信号，并将高速电信号通过探测器中的TIA放大器进行低噪声放大；所述探测器20中还包括PD的光电流监控和电源偏置202，所述光电流监控采用镜像电流源光功率监控模块201 ；当探测器20接收到40G高速光信号，经过探测器 20，在入射光作用下，由于光吸收过程产生的电子/空穴对的运动，并在PN结两边形成附加电势，从而在闭合外电路中形成光生电流，探测器20的输入光功率不能超过3dB，所以其 PIN探测输出的电流仅在nA级，要采用多级放大将微弱的电信号放大至判决电路能正常的识别，对于TIA放大器要求低噪声，高增益。如图3所示，所述高速电信号输出到解复用功能块30，将电信号解复用成16路 2. 5Gb/s信号，所述解复用多功能块30中包括时钟数据恢复301，16位解复用芯片302，帧控制器303，所述16位解复用芯片302是接收单端或差分的39. 8 43. IGbps串行数据码流，然后将这个数据流解成16路通道，符合SFI-5标准，并行输出的是1.2V CML电平的差分数据对，一般电输出口支持1. 2V的直流耦合和1. 8V的交流耦合，在解复用多功能块30 中集成了一个CDR电路的时钟数据恢复301，用来恢复时钟和数据；当光数据流经过探测放大器20转换成高速电信号输入到解复用模块30经过CDR电路的时钟数据恢复301恢复出数据和时钟信号，经16位解复用芯片302被循环解成16路接收数据总线，接收的第一路被写进与RXDATA[15]相关联的再定时缓冲器中，最后一路进入与RXDATA
相关联的再定时缓冲器中；再定时缓冲器衔接电域定时与光域定时的各路之间的漂移被再定时缓冲器吸收，RXDSC (去外斜时钟信号)轮转地复制接收数据总线上发射的每一路信号；帧取样发生器首先插入帧头数据，包括2个Al (F6 Hex)，2个A2Q8 hex)字节，以及4个字节的扩展帧头， 每路RXDATA[X]轮流被取样，取样长度是8个字节；开始于RXDATA[15]结束于RXDATAW]， 所有的数据送出后，一个新的参考帧就被建立在RXDSC，然后不断的产生。如图4所述，将16路高速电信号同步输入到复用功能块40，并通过复用功能块40 处理成一路串行的40(ib/S的高速电信号；复用功能块40中主要包括16位复用芯片401， 去歪斜控制器402 ；所述16位复用芯片401是SONET (同步光网络)0C-768兼容的复用器，带CMU (时钟倍频单元)，16位复用芯片401将16路SFI-5兼容的2. 5G并行数据复用成39. 8G串行数据流，同时支持2. 69G到43. IG的应用，同16位解复用芯片302的输出接口一样，16位复用芯片401的输入接口也是SFI-5标准兼容的；从解复用功能块30输出的 16路2. 5Gb/s数据信号中，还有1路去外斜时钟信号经过环回板输入到复用功能块40。在 TXDATA[15:0]和T)(DSC (去外斜时钟信号)上的数据在(DDR)数据恢复单元403判决再生， 然后数据被写入与定时相关的缓冲器中，再定时缓冲器作为一组(FIFOS)先进先出器来衔接电域定时与光域定时的，各路之间的漂移被再定时缓冲器吸收；去歪斜控制功能块402 是识别T)(DSC中的帧头和帧字节，确定从TXDATA[X]中复制的参考数据的起始位置；每一路 TXDATA[X]通道依次与取样数据进行比较；去歪斜控制功能完成T)(DSC中复制数据与源数据进行图案匹配；这样TXDATA[X]与T)(DSC的相对延时就确立了。因此我们可以确定每个通道的歪斜的比特数，然后通过调整延时单元对每个单元进行补偿，然后再经16位复用芯片401复用成串行的40(ib/S高速信号。如图5所示，串行的40(ib/S高速信号，输入到高速电信号驱动模块50中，以增大调制信号的幅度；所述高速信号驱动模块50包括有一个具有三级放大的高速信号放大驱动器501、该驱动器的电源偏置模块502，以及一个增益环路控制电路模块503 ；当串行的40(ib/S高速电信号必须放大至一定的幅度，该幅度的大小由MZMZ调制器606半波电压 Vpai决定，而电源偏置电路模块可以调节驱动器输出幅度的大小，在不同工作温度下为了稳定高速驱动器增益大小保证调制信号的稳定，该功能模块设计了增益环路控制503，通过对输出幅度的监控，来反馈调节高速信号放大驱动器501的增益大小，达到增益稳定的目的。如图6所示，将高速电信号输入到高速光信号调制功能块60中的MZ调制器606 的RF连接口，同时波长可调谐激光器10发出连续光输入到MZ调制器606中，并经过DC自动偏置电路对调制器工作点进行控制，输出调制后的40(ib/S光信号，所对应的波长可以通过寄存器进行调节控制；高速光信号调制功能块60由波长可调谐激光器10和MZ调制器 606，以及调制器工作点的控制单元，所述控制单元包括TIA电路601，滤波放大电路602，误差信号比较电路603，积分补偿电路604，低频信号产生电路605 ；高速电信号输入到高速信号放大驱动器501，进行放大处理后的信号幅度为Vpai (调制器的半波电压)，该信号输入到MZ调制器606的RF连接口，进行光信号调制，MZ调制器606的光源是整个C波段可调的波长可调谐激光器10 ；而从波长可调谐激光器10发光到MZ调制器606输出光信号有时间的要求，要在ms级的时间里寻找到工作点并完成反馈控制，MZ调制器606工作点的寻找是通过低频信号产生电路605产生一个低频信号方波输入到高速信号放大驱动器501叠加在高速信号上，并一起输入到MZ调制器606进行光调制，叠加在数据信号的低频信号可以实时反映光调制曲线的偏移情况，该控制单元就是要对此信号进行反馈控制达到稳定工作点的目的，光相位调制器的内置PD检测出光电流信号，该信号里包含了所需要控制的低频信号，还包括高频信号部分；PD出来的光电流经过TIA 601转化成放大的电压信号，该电压信号包括了所需要控制的低频部分还有高频噪声以及直流的成份，所以首先要求搁置直流的成份，滤出所需要的低频部分，该放大的信号经过滤波放大电路602滤出低频信号与原输入到调制器的低频信号f进行相位的比较，通过误差信号比较电路603得到一个误差信号，积分补偿电路604调节该误差信号直到输出一个稳定直流信号就是该调制器的最佳工作点电压，这个时候整个装置完成光波长转换，输出高速40(ib/S的光信号。所述调制后的光信号经掺饵光纤放大器70进行放大，以补偿链路长距离传输光功率的衰减；将多路波长的光信号通过光复用器/解复用器80合成单纤传输，以提高链路的传输效率，并在接收端经过光复用器/解复用器80中的解复用器滤出系统所需要波长的光信号，完成多路通道光的解复用，输送到接收端。以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非用以限定本发明的范围。
权利要求
1.一种高速光信号波长转换传输装置，包括用高速光路由器和一个系统接收端，其特征在于，包括探测器/TIA电路模块、高速电信号解复用功能块、高速电信号复用功能块、高速电信号驱动模块和高速光信号调制功能块、波长可调谐激光器构成；所述高速光路由器将所传40(ib/S光信号经探测器换成高速电信号，并将高速电信号通过探测器中的TIA放大器进行低噪声放大；输出到解复用功能块，将电信号解复用成16路2. 5Gb/s信号，并将 16路电信号同步输入到复用功能块，并通过复用功能块处理成一路串行的40(ib/S的高速电信号；输入到电信号驱动模块中，以增大调制信号的幅度；将高速电信号输入到MZ调制器的RF连接口，同时波长可调谐激光器发出连续光输入到MZ调制器中，并经过DC自动偏置电路对调制器工作点进行控制，输出调制后的40(ib/S光信号，所对应的波长可以通过寄存器进行调节控制；调制后的光信号经掺饵光纤放大器进行放大，以补偿链路长距离传输光功率的衰减；将多路波长的光信号通过光复用器合成单纤传输，以提高链路的传输效率， 并在接收端经过光复用器中的光解复用器滤出系统所需要波长的光信号，输送到系统接收端。
2.根据权利要求1所述的高速光信号波长转换传输装置，其特征在于，所述探测器还包括有PD的光电流监控和探测器的电源偏置，所述光电流监控采用镜像电流源光功率监控模块。
3.根据权利要求1所述的高速光信号波长转换传输装置，其特征在于，所述在解复用多功能块中包括时钟数据恢复、16位解复用芯片和帧控制器。
4.根据权利要求1所述的高速光信号波长转换传输装置，其特征在于，所述复用功能块中主要包括16位复用芯片、去歪斜控制器；所述16位复用芯片是SONET (同步光网络) 0C-768兼容的复用器，带CMU (时钟倍频单元)，16位复用芯片将16路SFI-5兼容的2. 5G 并行数据复用成39. 8G串行数据流，同时支持2. 69G到43. IG的应用。
5.根据权利要求1所述的高速光信号波长转换传输装置，其特征在于，所述高速信号驱动模块包括有高速信号放大驱动器、电源偏置模块，以及一个增益环路控制电路模块构成。
6.根据权利要求1所述的高速光信号波长转换传输装置，其特征在于，高速光信号调制功能块由波长可调谐激光器和MZ调制器，以及调制器工作点的控制单元，所述控制单元包括TIA电路，滤波放大电路，误差信号比较电路，积分补偿电路，低频信号产生电路。
全文摘要
本发明涉及高速光信号波长转换传输装置，包括用高速光路由器和一个系统接收端，包括探测器/TIA电路模块、高速电信号解复用功能块、高速电信号复用功能块、高速电信号驱动模块和高速光信号调制功能块、波长可调谐激光器构成；通过本技术方案，可以有效的替代单通道40Gbit/s光信号的传输，在接收端，光接收波长范围覆盖整个C波段和L波段，发射端整个C波段96波可调，最大可以并行传输96路40Gbit/s的光信号，大幅度提高了光信号的传输效率。
文档编号H04Q11/00GK102547493SQ201110458429
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者杨瑾, 胡毅, 蔡亮, 邹晖, 马建国 申请人:武汉电信器件有限公司