无源光网络的光网络单元及其光模块的制作方法

本发明涉及光线通信技术领域，具体而言，本发明涉及一种无源光网络的光网络单元及其光模块。

背景技术：

由于网络IP(Internet Protocol，因特网互联协议)化进程迅速，导致基于ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)技术标准的APON(ATM Passive Optical Network，异步传输模式无源光网络)和BPON(Broadband Passive Optical Network，宽带无源光网络)在商用化和实用化方面严重受阻。

在这样的背景下，FSAN(Full Service Access Network，全业务接入网联盟)和ITU(International Telecommunication Union，国际电信联盟)以APON/BPON的技术标准为基本框架，重新设计了新的物理层传输速率和传输汇聚层，推出了GPON(Gigabit Passive Optical Network，吉比特无源光网络)技术标准。GPON具有高带宽、高效率、大覆盖范围、支持多种用户接口等众多优点，此外，GPON天然具有对TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)业务的优异支持能力。

一种GPON的架构，通常包括：设置在中心局端的OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、多个ONU(Optical Network Unit，光网络单元)，以及连接在OLT与多个ONU之间的ODN(Optical Distribution Network，光配线网络)。OLT中通常设置有多个光模块，OLT中的光模块通过光纤与ODN相连，用于发射下行光信号或接收上行光信号。ONU通常设置于终端，ONU中通常设置一个光模块，ONU中的光模块通过光纤与ODN相连，用于接收下行光信号或发射上行光信号。光模块通常与通讯系统连接，用于将接收的光信号转换为电信号发送至通讯系统进行处理，或者从 通讯系统接收电信号转换为光信号后通过光纤传输。

目前，GPON及后续技术标准的PON(例如XGPON)被世界各国多数运营商和FTTX(Fiber To The X，光纤接入)设备厂商视为实现接入网业务带宽化、综合化改造的理想接入网，成为光接入网的主流。

以GPON为例，现有的一个GPON中通常包含多个光模块，当大规模部署GPON时，需要海量的适用于GPON的光模块。然而，目前适用于GPON的光模块的成本较高，导致大规避部署GPON的成本高昂，限制了GPON的大规模推广。

因此，有必要提供一种成本更低的无源光网络的光网络单元及其光模块，以提高竞争力。

技术实现要素：

本发明的实施例针对部署现有的GPON成本较高的缺点，提出一种无源光网络的光网络单元及其光模块，用以解决现有的GPON及其光模块成本较高的问题。

本发明实施例根据一个方面，提供了一种光模块，包括：激光器及其驱动电路，以及第一、二电阻；第一电阻连接于所述激光器中的发光二极管的阳极与所述驱动电路之间，第二电阻连接于所述发光二极管的阴极与所述驱动电路之间，所述光模块还包括：

第一低通滤波器，与第一电阻相并联，连接于所述发光二极管的阳极与所述驱动电路之间。

本发明实施例根据另一个方面，还提供了一种无源光网络的光网络单元，其光模块包括：激光器及其驱动电路，以及以及第一、二电阻；第一电阻连接于所述激光器中的发光二极管的阳极与驱动电路之间，第二电阻连接于所述发光二极管的阴极与所述驱动电路之间，所述光模块，还包括：

第一低通滤波器，与第一电阻相并联，连接于所述发光二极管的阳极与所述驱动电路之间。

本发明的实施例中，光模块中的第一低通滤波器，设置于激光器的驱动电路与该激光器中发光二极管的阳极之间，并与第一电阻相并联，降低 了该驱动电路的负载，增大了该驱动电路输出的偏置电流，以使得该激光器可以正常工作。并且，第一低通滤波器抑制了偏置电流中的交流分量，使得该激光器发射出的光信号的频率更加稳定。

而且，本发明实施例中的激光器的成本远低于DFB激光器，第一低通滤波器的价格远远小于昂贵的DFB激光器与本发明实施例的激光器之间的差价，因此本发明实施例的光模块的成本远小于采用DFB激光器的光模块的成本，可以降低采用本发明实施例的光模块的ONU和OLT的成本，从而降低大规模部署PON的成本。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的无源光网络的架构示意图；

图2为本发明实施例的光模块的内部电路的示意图；

图3、图4和图5分别为本发明实施例的第一、二、三低通滤波器的内部电路的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件 被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明的发明人发现，现有的GPON中的光模块中通常采用DFB(Distributed FeedBack，分布式反馈)激光器，而DFB激光器的价格比较昂贵，导致光模块价格居高不下，从而造成大规模部署GPON的成本高昂。

本发明的发明人考虑到，可以采用价格更为低廉的激光器，例如FP(FabryPerot，法布里珀罗)激光器，代替较为昂贵DFB激光器，以降低光模块的成本。

本发明的发明人进一步发现，现有的GPON的光模块中，驱动电路输出的偏置电流通常仅通过一个电阻就输送到DFB激光器，而本发明实施例中采用低成本的激光器，该低成本的激光器所需的偏置电流通常大于DFB激光器所需的偏置电流。当直接采用本发明实施例的激光器代替DFB激光器时，本发明实施例的激光器往往会得不到充足的偏置电流而无法正常工作。而且，即使本发明实施例的激光器可以正常工作，由于电阻无法抑制驱动电路输出的偏置电流中的交流分量，很容易引起本发明实施例的激光器发射的光信号的频率偏移，影响上行光信号的传输。

本发明的实施例中，增加了连接于驱动电路与激光器之间的低通滤波器，且使得该低通滤波器与原有的电阻并联。本发明人发现，低通滤波器与电阻并联后等效的阻抗小于电阻的阻抗，相当于减小了驱动电路的负载，增大了驱动电路输出的偏置电流，可以满足本发明实施例的激光器正常发射光信号。而且，低通滤波器可以抑制偏置电流中的交流分量，可以使得输送到本发明实施例的激光器的偏置电流中的直流分量更加稳定，从 而保证该激光器发射光信号的频率更加稳定。

下面结合附图具体介绍本发明实施例的技术方案。

本发明实施例提供的PON(Passive Optical Network，无源光网络)的架构示意图如图1所示，包括：OLT101、多个ONU102，以及连接在OLT101与多个ONU102之间的ODN103。

其中，OLT101通常设置在中心局端；OLT101中可以设置有多个光模块，OLT101中的光模块通过光纤与ODN103相连，用于发射下行光信号或接收上行光信号。

ONU102通常设置于终端；ONU102中可以设置一个光模块，ONU102中的光模块通过光纤与ODN103相连，用于接收下行光信号或发射上行光信号。

光模块通常与通讯系统连接，用于将接收的光信号转换为电信号发送至通讯系统进行处理，或者从通讯系统接收电信号转换为光信号后通过光纤传输。

OLT101或者ONU102中的光模块的内部电路的示意图如图2所示，包括：激光器201及其驱动电路202、第一电阻203和第一低通滤波器204、以及第二电阻205。

其中，激光器201具体可以是FP(Fabry-Perot，法布里-珀罗)激光器或者其他成本低于DFB激光器的激光器。

激光器201包括：发光二极管211和光电二极管212。发光二极管211具体可以是FP激光二极管。

发光二极管211的阳极与光电二极管212的阴极相连。光电二极管212的阳极与驱动电路202电路相通。

发光二极管211用于通过其阴、阳极接收到的偏置电流后，进行电光转换，发射出光信号。

光电二极管212与发光二极管211相对，用于接收发光二极管211发射出的一部分激光，对接收的光进行光电转换输出背光电流，反馈至驱动电路202，供驱动电路202根据该背光电流调整输出到发光二极管211的偏置电流，从而调整发光二极管211发射出的光信号的频率和光强等。

第一电阻203连接于驱动电路202与激光器201中的发光二极管211的阳极之间。即第一电阻203也连接于驱动电路202与光电二极管212的阴极之间。较佳地，电阻203连接于驱动电路202的偏置电流输出端与激光器201中的发光二极管211的阳极之间。

第一低通滤波器204与第一电阻203相并联，连接于激光器201中的发光二极管211的阳极与驱动电路202之间。即第一低通滤波器204也连接于驱动电路202与光电二极管212的阴极之间。较佳地，第一低通滤波器204连接于驱动电路202的偏置电流输出端与激光器201中的发光二极管211的阳极之间。

第二电阻205连接于驱动电路202与激光器201中的发光二极管211的阴极之间。

可见，激光器201的驱动电路202输出的偏置电流，通过电阻203与第一低通滤波器204的并联电路，输送到激光器201中的发光二级管211的阳极，供激光器201中的发光二极管211正常工作(即发光)。

具体地，光模块接收到通讯系统发送的光信号输出指令后，该光模块中的驱动电路202从不输出偏置电流转换到输出偏置电流的状态，此过程中的偏置电流从无到有，具有交流电流的特性，此过程中的偏置电流主要通过第一电阻203输出到激光器201中的发光二极管211和光电二极管212，使得激光器201开始进入工作状态；待驱动电路202输出的偏置电流稳定后，偏置电流中以直流分量为主，并通过第一电阻203与第一低通滤波器204的并联电路，输送到激光器201中的发光二极管211和光电二极管212。

驱动电路202输出的偏置电流中，一部分偏置电流通过第一低通滤波器204输送到激光器201中的发光二极管211的阳极和光电二极管212的阴极。通过第一低通滤波器204的这一部分偏置电流，其交流分量在通过第一低通滤波器204时被转化成热能耗散，相当于这部分偏置电流的交流分量被第一低通滤波器204所抑制，使得输送到激光器201中的发光二极管211阳极的偏置电流中的直流分量更加稳定，从而使得激光器201中的发光二极管211发射的光信号的频率更加稳定。

较佳地，如图2所示，本发明实施例的光模块中，还包括：与第二电阻205并联的第二低通滤波器206。

第二低通滤波器206连接于光模块中的发光二极管211的阴极与驱动电路202之间。

第二低通滤波器206可以进一步滤除流经第二低通滤波器206的偏置电流的交流分量，使得回路中从发光二极管211的阴极至驱动电路202的偏置电流中的直流分量更加稳定，从而使得激光器201中的发光二极管211发射的光信号的频率更加稳定。

较佳地，如图2所示，本发明实施例的光模块中，还包括：第三低通滤波器207。

第三低通滤波器207连接于激光器201中的光电二极管212的阳极与驱动电路202之间。

第三低通滤波器207可以抑制或滤除光电二极管212经过光电转换输出的背光电流中的交流分量，使得该背光电流中直流分量占比增加，驱动电路202可以根据直流分量占比更大的背光电流，更加准确地调整输出到发光二极管211的偏置电流，从而使得发光二极管211发射出的激光光强更加准确稳定。

较佳地，第一低通滤波器204或第二低通滤波器206允许通过的电流，不小于激光器201中的发光二极管211正常工作所需的偏置电流。例如，第一低通滤波器204允许通过的电流不小于70mA(毫安)。

更优的，激光器201的驱动电流202，在其偏置电流输出端无负载的情况下，输出的偏置电流不小于90mA。

事实上，可以预先通过实验确定出，偏置电流中对激光器201中的发光二极管211发射光信号的频率容易产生影响的交流分量的频率；针对性地选择截止频率低于确定出的频率的低通滤波器作为第一低通滤波204。第二低通滤波器206和第三低通滤波器207的截止频率都可以低于该确定出的频率。

例如，当确定出激光器201中的发光二极管211发送光信号的频率最容易受到偏置电流中频率为700-800MHz(兆赫兹)的交流分量的影响时， 可以选择截止频率低于700MHz的低通滤波器作为第一低通滤波器204。

在实际应用中，可以采用将多个串联的第一低通滤波器204与第一电阻203相并联的电路。还可以采用将多个串联的第二低通滤波器206与第二电阻205相并联的电路。进一步，还可以采用在驱动电路202与光电二极管212的阳极之间串联多个第三低通滤波器207的电路。

根据实验验证，采用上述至少一个串联有多个低通滤波器的电路，可以使得提供给发光二极管211的偏置电流中交流分量的幅度比直流分量的幅度低40dB(分贝)以上。此时，可以认为偏置电流中交流分量，对发光二极管211输出光信号的频率没有影响。

更优的，第一低通滤波器204的内部电路的示意图如图3所示，包括：第一电感301、第一电容302和第二电容303。

其中，第一电感301和第一电容302，都与第一电阻203相并联，都连接于发光二极管211的阳极与驱动电路202之间。

第二电容303，其一端连接于第一电容301与驱动电路202之间，其另一端接地。

较佳地，适当地调整第一电感301、第一电容302和第二电容303的参数，可以使得第一低通滤波器204的直流阻抗小于第一电阻203的阻抗。此时，根据并联电路的特性，驱动电路202输出的大部分偏置电流通过第一低通滤波器204输送到激光器201中的发光二极管211的阳极，从而使得偏置电流中大部分交流分量被低通滤波器抑制或者滤除，使得偏置电流中直流分量的占比大于交流分量的占比，甚至几倍于交流分量的占比，发光二极管211可以根据直流分量占比远超交流分量占比的偏置电流输出频率更加稳定的光信号。例如，当电阻203的阻抗为20Ω左右时，可以将第一低通滤波器204的直流阻抗调整为不大于10Ω。

更优的，第二低通滤波器206的内部电路的示意图如图4所示，包括：第二电感401、第三电容402和第四电容403。

其中，第二电感401和第三电容402，都与第二电阻205相并联，都连接于发光二极管211的阳极与驱动电路202之间。

第四电容403的一端连接于第三电容402与驱动电路202之间，另一 端接地。

较佳地，适当调整第二电感401、第三电容402和第四电容403的参数，可以使得第二低通滤波器206的直流阻抗小于第二电阻205的阻抗。此时，偏置电力回路中从发光二极管211阴极至驱动电路202段的大部分偏置电流将通过第二低通滤波器206流动，第二低通滤波器206可以进一步抑制或滤除偏置电流中的交流分量，使得偏置电流中直流分量的占比进一步提升，有利于发光二极管211输出频率更加稳定的光信号。

更优的，第三低通滤波器207的内部电路的示意图如图5所示，包括：第三电感501、第五电容502和第六电容503。

其中，第三电感501和第五电容502相并联，都连接于激光器201中的光电二极管212的阳极与驱动电路202之间。

第六电容503的一端连接于第五电容502与驱动电路202之间，另一端接地。

更进一步，适当地调整第一低通滤波器204、第二低通滤波器206和第三低通滤波器207中至少一个低通滤波器中的电感和电容的参数，可以调整驱动电路202与激光器201之前的偏置电流回路的频率响应特性，协助优化激光器201、或者激光器201所在的BOSA(Bi-Directional Optical Sub-Assembly，光发射接收组件)的外围电路的阻抗匹配。

事实上，不同光模块中的激光器，可能需要抑制或滤除偏置电流中不同频率的交流分量，来稳定地输出不同频率的光信号。

本发明实施例中，对于第一低通滤波器204、第二低通滤波器206和第三低通滤波器207中任一低通滤波器，可以通过适当调整该低通滤波器中电感和电容的参数，来调整该低通滤波器的截止频率，从而抑制或滤除偏置电流中不同频率的交流分量，以适应激光器输出不同频率的光信号。也就是说，本发明实施例的技术方案可以适用于要求输出不同频率光信号的光模块。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例的ONU及其光模块，可以应用于GPON中，也可以应用于EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)、XGPON1、XGPON2或NG-PON2(Next Generation-Passive Optical Network stage2，下一代无源光网络阶段2)等无源光网络中。其中，XGPON1中的X为数字，例如10，此时XGPON1具体为10GPON1。

本发明的实施例中，光模块中的第一低通滤波器，设置于激光器的驱动电路与该激光器中发光二极管的阳极之间，并与第一电阻相并联，降低了该驱动电路的负载，增大了该驱动电路输出的偏置电流，以使得该激光器可以正常工作。并且，第一低通滤波器抑制了偏置电流中的交流分量，使得该激光器发射出的光信号的频率更加稳定。

而且，本发明实施例中的激光器的成本远低于DFB激光器，第一低通滤波器的价格远远小于昂贵的DFB激光器与本发明实施例的激光器之间的差价，因此本发明实施例的光模块的成本远小于采用DFB激光器的光模块的成本，可以降低采用本发明实施例的光模块的ONU和OLT的成本，从而降低大规模部署PON的成本。

进一步，本发明实施例中的光模块中还设置了第二低通滤波器，可以进一步抑制或滤除偏置电流中的交流分量；该光模块中设置的第三低通滤波器，可以抑制或滤除背光电流中的交流分量，有助于驱动电路根据该背光电流调整输出更加稳定准确的偏置电流。

此外，调整本发明实施例中的低通滤波器中的电感和电容的参数，可以调节偏置电流回路的频率响应特性，协助优化激光器外围电路的阻抗匹配；还可以调整各低通滤波器的截止频率，以适应要求输出不同频率的光信号的光模块。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。