专利名称：嵌入式光时域反射仪及光网络系统的制作方法
技术领域：
嵌入式光时域反射仪及光网络系统技术领域[0001]本实用新型涉及光网络技术领域，尤其涉及一种嵌入式光时域反射仪及光网络系统。
背景技术：
[0002]随着用户对带宽需求的不断增长，传统的铜线宽带接入系统越来越面临带宽瓶颈；与此同时，带宽容量巨大的光纤通信技术日益成熟，应用成本逐年下降，光纤接入网成为下一代宽带接入网的有力竞争者，其中尤其以无源光网络更具竞争力。[0003]通常而言，无源光网络系统包括一个位于中心局的光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)、多个位于用户侧的光网络单元(OpticalNetwork Unit,0NU)以及一个用于对光线路终端和光网络单元之间的光信号进行分支/耦合或者复用/解复用的光分配网络 (OpticalDistribution Network,0DN)。其中，光线路终端和光网络单元通过设置在其内部的光收发模块(或称为数据收发光模块)进行上下行数据收发。[0004]在光纤通信领域，光时域反射仪(OpticalTime DomainReflectrometer, 0TDR)是一种常用的光纤测试仪器。OTDR通过向待测光纤网络中发射测试信号，并检测所述测试信号在待测光纤网络发生的后向反射和散射信号，来获知光纤线路的状态信息，从而为光纤网络的维护提供快速的分析和故障定位手段。[0005]为简化网络结构并实现对光分配网络的实时监控，业界提出将OTDR测试功能集成到光收发模块内部，从而实现集成式OTDR(又称E0TDR)。[0006]由于现有的光收发模块的接口标准中的各个管脚都已经被定义和使用，现有方案是将OTDR测试模块集成在光收发模块中，需要增加至少4个管脚来实现目前集成EOTDR的功能，由于现有的EOTDR的实现对的光收发模块的改动大，导致现有的EOTDR封装工艺以及加工都很复杂，实现成本高。实用新型内容[0007]有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种嵌入式光时域反射仪以及光网络系统， 以实现在光收发模块中集成光时域反射仪，对原有光收发模块的管脚改动小，且封装和加工容易，实现简单，成本低。[0008]第一方面，一种嵌入式光时域反射仪，包括印刷电路板和光组件；所述光组件，用于对数据信号以及测试信号进行发送和接收，所述印刷电路板，用于对数据信号以及测试信号进行信号处理，所述印刷电路板还包括第一跨阻放大器，所述第一跨阻放大器用于将光纤线路上返回的测试信号转换成电压信号，并将该电压信号进行前置放大。[0009]结合第一方面，第一方面的第一种可能的实现方式中，所述光组件具体包括第一发送器和第一接收器；[0010]所述第一发送器，用于产生测试信号，并发送所述测试信号到所述光纤上；[0011]所述第一接收器，用于接收从光线路上返回的测试信号，并将所述测试信号转换成电信号。[0012]结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一接收器至少包括第一光电二级管；[0013]所述第一光电二级管，用于将所述返回的测试信号转换成电流信号；[0014]所述第一跨阻放大器，具体用于通过所述第一跨阻放大器的输入管脚，将所述转换后的电流信号转换成电压信号。[0015]结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式中，在第三种可能的实现方式中，所述第一跨阻放大器的输入管脚设置有静电释放保护电路，所述静电释放保护电路通过光组件中的所述第一光电二级管实现保护。[0016]结合第一方面或者第一方面的的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式中，在第四种可能的实现方式中，所述光组件还包括第二发送器和第二接收器；[0017]所述第二发送器，用于产生光信号；[0018]所述第二接收器，用于接收光信号，并将所述光信号转换成电流信号。[0019]结合第一方面或者第一方面的的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式中或第四种可能的实现方式中，在第五种可能的实现方式中， 第一发送器与第二发送器进行集成；和/或，所述第一接收器与第二接收器进行集成。[0020]结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式，或第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述印刷电路板至少包括模数转换器以及微处理器，[0021]所述模数转换器，用于对通过光组件输出的测试信号以及数据信号转换的电压信号进行模数转换，将转换后的测试信号以及数据信号输入到所述微处理器；[0022]所述微处理器，用于对模数转换后的测试信号以及数据信号进行处理。[0023]第二方面，一种光网络系统，所述光网络系统包括光线路终端，光分配网络和光网络单元，所述光线路终端通过所述光分配网络与所述光网络单元连接，所述光线路终端或者所述光网络单元具体包括一种嵌入式光时域反射仪，包括印刷电路板和光组件；所述光组件，用于对数据信号以及测试信号进行发送和接收，所述印刷电路板，用于对数据信号以及测试信号进行信号处理，所述印刷电路板还包括第一跨阻放大器，所述第一跨阻放大器用于将光纤线路上返回的测试信号转换成电压信号，并将该电压信号进行前置放大。[0024]结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述光组件具体包括第一发送器和第一接收器；[0025]所述第一发送器，用于产生测试信号，并发送所述测试信号到所述光纤上；[0026]所述第一接收器，用于接收从光线路上返回的测试信号，并将所述测试信号转换成电信号。[0027]结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一接收器至少包括第一光电二级管；[0028]所述第一光电二级管，用于将所述返回的测试信号转换成电流信号；[0029]所述第一跨阻放大器，具体用于通过所述第一跨阻放大器的输入管脚，将所述转换后的电流信号转换成电压信号。[0030]结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式中，在第三种可能的实现方式中，所述第一跨阻放大器的输入管脚设置有静电释放保护电路，所述静电释放保护电路通过光组件中的所述第一光电二级管实现保护。[0031]结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式中，在第四种可能的实现方式中，所述光组件还包括第二数据发送器和第二接收器；[0032]所述第二发送器，用于产生光信号；[0033]所述第二接收器，用于接收光信号，并将所述光信号转换成电流信号。[0034]结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式中或第四种可能的实现方式中，在第五种可能的实现方式中，第一发送器与第二发送器进行集成；或者，第一接收器与第二接收器进行集成。[0035]结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式，或第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述印刷电路板至少包括模数转换器以及微处理器，[0036]所述模数转换器，用于对通过光组件输出的测试信号以及数据信号转换的电压信号进行模数转换，将转换后的测试信号以及数据信号输入到所述微处理器；[0037]所述微处理器，用于对模数转换后的测试信号以及数据信号进行处理。[0038]通过上述方案，所述嵌入式光时域反射仪包括的印刷电路板中还包括第一跨阻放大器，所述第一跨阻放大器用于将光纤线路上返回的测试信号转换成电压信号，并将该电压信号进行前置放大，实现了在光收发模块中集成光时域反射仪，对原有光收发模块的管脚改动小，且所述嵌入式光时域反射仪封装和加工容易，实现简单，成本低。
[0039]图I为本实用新型实施例提供的一种EOTDR的组成结构图；[0040]图2为本实用新型实施例提供的一种EOTDR的OTDR接收部分的双向光组件 (Bi-Directional Optical Sub-Assembly, B0SA)的结构不意图；[0041]图3为本实用新型实施例提供的一种OTDR接收部分的微型器件(Miniature Device, XMD)封装发送光组件的原理结构示意图；[0042]图4为本实用新型实施例提供的一种跨阻放大器(Trans-impedance Amplifier, TIA)的结构不意图；[0043]图5为本实用新型实施例提供的一种光网络系统的结构示意框图。
具体实施方式
[0044]
以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明如下。[0045]实施例一[0046]如图I所不，本实施例记载了一种嵌入式光时域反射仪，包括印刷电路板 (Printed Circuit Board, PCB)和光组件；[0047]所述光组件，用于对数据信号以及测试信号进行发送和接收，所述PCB，用于对数据信号以及测试信号进行信号处理，[0048]所述PCB还包括第一 TIA，所述第一 TIA用于将光纤线路上返回的测试信号转换成电压信号，并将该电压信号进行前置放大。[0049]所述光组件具体包括第一发送器和第一接收器；[0050]所述第一发送器，用于产生测试信号，并发送所述测试信号到所述光纤上；[0051]所述第一接收器，用于接收从光线路上返回的测试信号，并将所述测试信号转换成电信号。[0052]在本实施例中，所述第一发送器可以包括激光二极管(LaserDiode，LD)完成上述功能。[0053]所述第一接收器至少包括第一光电二级管；[0054]所述第一光电二级管(Photo Diode，ro)，用于将所述返回的测试信号转换成电流信号；在本实施例中，所述第一光电二级管具体可以为雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode, APD)；[0055]所述第一 TIA，具体用于通过所述第一 TIA的输入管脚，将所述转换后的电流信号转换成电压信号。[0056]所述第一 TIA的输入管脚设置有静电释放(ElectrostaticDischarge, ESD)保护电路，所述ESD保护电路通过光组件中的所述第一光电二级管实现保护。[0057]在本实施例中，所述光组件还包括滤波组件，用于将所述第二发送器产生的数据信号中的一部分耦合到光纤适配器，通过光纤适配器发送到光纤链路上，并将光纤链路上接收的数据信号的一部分耦合到所述第二接收器。其中滤波组件可以包括波分复用 (WavelengthDivision Multiplexer,WDM)滤波片和分光器滤波片。所述波分复用滤波片和所述分光器滤波片可以依序设置在所述光组件内部沿所述光纤适配器延伸方向的主光路， 并与所述主光路之间具有一定的夹角。[0058]所述光组件还包括第二发送器和第二接收器；[0059]所述第二发送器，用于产生光信号；[0060]所述第二接收器，用于接收光信号，并将所述光信号转换成电流信号。[0061]在本实施例中，类似于第一发送器，该第二发送器也包括LD。[0062]在本实施例中，类似第一接收器，该第二接收器也包括H)或者APD，但是第二接收器本身还包括第二 TIA，用于将所述电流信号转换成电压信号，对所述转换后的电压信号进行前置放大。[0063]其中，第一发送器与第二发送器进行集成，具体为第一发送器为OTDR发送器，第二发送器为数据发送器，当OTDR发送器发送测试信号时可以重用第二发送器，发送OTDR 测试信号；或者，所述第一接收器与第二接收器进行集成，具体为第一接收器为OTDR接收器，第二接收器为数据接收器，当所述OTDR接收光纤线路上返回的测试信号时重用第二数据接收器，进行接收。需要注意的是，当重用第二接收器或者第二发送器时，微处理器会发送控制指令，指示在接收测试信号时，暂停接收数据信号等，避免数据冲突。[0064]所述PCB至少包括模数转换器以及微处理器，[0065]所述模数转换器，用于对通过光组件输出的测试信号以及数据信号转换的电压信号进行模数转换，将转换后的测试信号以及数据信号输入到所述微处理器；[0066]所述微处理器，用于对模数转换后的测试信号以及数据信号进行处理。具体为所述微处理器接收模数转换后的测试信号，对该测试信号进行放大，采样等预处理，从而得到 OTDR测试曲线。[0067]如图2所示为本实施例一种EOTDR的OTDR接收部分的BOSA的结构示意图；[0068]其中，所述光组件包括两个同轴封装单元(Transistor-Outlinecan, TO can),第一个TO canl07中设有第一发送器与第二发送器的集成102、第一接收器106以及滤波组件105 ;第二个TO canl08中设有第二接收器101。[0069]第一发送器与第二发送器的集成102发出的测试信号经过两个滤波组件105、104 后进入光纤；由光纤传回的测试信号经滤波组件105、104传送至第一接收器106转化为电信号后输出；第一发送器与第二发送器的集成102发出的数据信号经过两个滤波组件105、 104后进入光纤；由光纤传回的数据信号经滤波组件104传送至TOcanlOS中的第二接收器 101。[0070]这样对于整个光模块，需要用到的光组件依然是B0SA，只是需要增加一个管脚用于OTDR接收部分的电流输出至第一 TIA的输入管脚。对于BOSA的管脚，对于普通的TO can，增加一个EOTDR接收后，仅需要增加一个管脚。与现有技术中需要使用三向光组件来增加OTDR功能的光模块相比，成本更低。[0071]如图3所示为本实施例一种OTDR接收部分的XMD封装发送光组件的原理结构示意图；[0072]其中，所述光组件为采用XMD封装的光组件，所述光组件上设有所述OTDR接收部分的第一接收器，并设有供所述OTDR接收部分的电流输出的管脚9和电源管脚10(见图3 中的椭圆圈画出的部分)。[0073]可以看出，对于已经有电源管脚的XMD封装，只需要增加一个用于电流输出的管脚，即可实现EOTDR接收的功能；对于没有电源管脚的XMD封装，除了增加电流输出的管脚外，再增加一个电源管脚即可实现EOTDR接收的功能。可以在不改变或最小改变现有封装形式的情况下完成增加EOTDR接收的功能。[0074]图4为本实用新型实施例提供的一种第一TIA的结构示意图，其在TIA芯片内部的输入块(Input Pad)中设置了阴极端与所述TIA的输入脚电连接、阳极端接地的保护二极管301。图4所示的TIA芯片中正的ESD大电流的放电路径可以通过EOTDR的第一光电二级管(PD 或 APD) 302 来实现，TIA 芯片电源抑制比(Power SupplyRejection Ratio, PSRR) 性能较好。[0075]本实用新型减少了 OTDR接收部分在光组件中所占的空间以及所需要使用的管脚，降低了增加OTDR功能后的光组件设计复杂度与成本，可以在现有光组件管脚资源有限的情况下增加OTDR功能；此外，本实用新型解决了将OTDR接收部分的TIA移出光组件后的 ESD保护问题。[0076]实施例二 [0077]如图5所示，本实施例记载了一种光网络系统，所述光网络系统包括光线路终端， 光分配网络和光网络单元，所述光线路终端通过所述光分配网与所述光网络单元连接，所述光线路终端或者所述光网络单元具体包括一种嵌入式光时域反射仪。[0078]本实施例中，所述一种嵌入式光时域反射仪，包括PCB和光组件；[0079]所述光组件，用于对数据信号以及测试信号进行发送和接收，所述PCB，用于对数据信号以及测试信号进行信号处理，其特征在于，所述PCB还包括第一 TIA，所述第一 TIA 用于将光纤线路上返回的测试信号转换成电压信号，并将该电压信号进行前置放大。[0080]所述光组件具体包括第一发送器和第一接收器；[0081]所述第一发送器，用于产生测试信号，并发送所述测试信号到所述光纤上；[0082]所述第一接收器，用于接收从光线路上返回的测试信号，并将所述测试信号转换成电信号。[0083]所述第一接收器至少包括第一光电二级管；[0084]所述第一光电二级管，用于将所述返回的测试信号转换成电流信号；[0085]所述第一 TIA，具体用于通过所述第一 TIA的输入管脚，将所述转换后的电流信号转换成电压信号。[0086]所述第一 TIA的输入管脚设置有ESD保护电路，所述ESD保护电路通过光组件中的所述第一光电二级管实现保护。[0087]所述光组件还包括第二发送器和第二接收器；[0088]所述第二发送器，用于产生光信号；[0089]所述第二接收器，用于接收光信号，并将所述光信号转换成电流信号。[0090]第一发送器与第二发送器进行集成；和/或，所述第一接收器与第二接收器进行集成。[0091]所述PCB至少包括模数转换器以及微处理器，[0092]所述模数转换器，用于对通过光组件输出的测试信号以及数据信号转换的电压信号进行模数转换，将转换后的测试信号以及数据信号输入到所述微处理器；[0093]所述微处理器，用于对模数转换后的测试信号以及数据信号进行处理。[0094]更为具体的，本实施例中的所述嵌入式光时域反射仪可以采用实施例一记载的嵌入式光时域反射仪结构。[0095]以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求1.一种嵌入式光时域反射仪，包括印刷电路板和光组件； 所述光组件，用于对数据信号以及测试信号进行发送和接收，所述印刷电路板，用于对数据信号以及测试信号进行信号处理，其特征在于，所述印刷电路板还包括第一跨阻放大器，所述第一跨阻放大器用于将光纤线路上返回的测试信号转换成电压信号，并将该电压信号进行前置放大。
2.如权利要求I所述的嵌入式光时域反射仪，其特征在于，所述光组件具体包括第一发送器和第一接收器； 所述第一发送器，用于产生测试信号，并发送所述测试信号到所述光纤上； 所述第一接收器，用于接收从光线路上返回的测试信号，并将所述测试信号转换成电信号。
3.如权利要求2所述的嵌入式光时域反射仪，其特征在于，所述第一接收器至少包括第一光电二级管； 所述第一光电二级管，用于将所述返回的测试信号转换成电流信号； 所述第一跨阻放大器，具体用于通过所述第一跨阻放大器的输入管脚，将所述转换后的电流信号转换成电压信号。
4.如权利要求3所述的嵌入式光时域反射仪，其特征在于，所述第一跨阻放大器的输入管脚设置有静电释放保护电路，所述静电释放保护电路通过光组件中的所述第一光电二级管实现保护。
5.如权利要求I所述的嵌入式光时域反射仪，其特征在于，所述光组件还包括第二发送器和第二接收器； 所述第二发送器，用于产生光信号； 所述第二接收器，用于接收光信号，并将所述光信号转换成电流信号。
6.如权利要求I所述的嵌入式光时域反射仪，其特征在于，第一发送器与第二发送器进行集成；和/或，第一接收器与第二接收器进行集成。
7.如权利要求I所述的嵌入式光时域反射仪，其特征在于，所述印刷电路板至少包括模数转换器以及微处理器， 所述模数转换器，用于对通过光组件输出的测试信号以及数据信号转换的电压信号进行模数转换，将转换后的测试信号以及数据信号输入到所述微处理器； 所述微处理器，用于对模数转换后的测试信号以及数据信号进行处理。
8.一种光网络系统，所述光网络系统包括光线路终端，光分配网络和光网络单元，所述光线路终端通过所述光分配网络与所述光网络单元连接，其特征在于，所述光线路终端或者所述光网络单元具体包括如权利要求1-7的任意一种嵌入式光时域反射仪。
专利摘要本实用新型公开了嵌入式光时域反射仪，包括印刷电路板和光组件；所述光组件，用于对数据信号以及测试信号进行发送和接收，所述印刷电路板，用于对数据信号以及测试信号进行信号处理，所述印刷电路板还包括第一跨阻放大器，所述第一跨阻放大器用于将光纤线路上返回的测试信号转换成电压信号，并将该电压信号进行前置放大。另外，本实用新型还公开了一种包括上述嵌入式光时域反射仪的光网络系统。本实用新型降低了嵌入式光时域反射仪的设计复杂难度和成本，并且解决了将第一跨阻放大器移出光组件后的静电释放保护问题。
文档编号H04B10/071GK202818298SQ20122039697
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者李胜平, 钟德刚 申请人:华为技术有限公司