專(zhuān)利名稱(chēng)：光通信模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及光通信，特別涉及適用于采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)通過(guò)單根光纖光纜實(shí)現(xiàn)雙工光通信的TCM(時(shí)間壓縮復(fù)用)系統(tǒng)中的一種光通信模塊。


圖1A和1B表明這種TCM通信系統(tǒng)的工作原理，其中圖1A表明一種無(wú)源雙工星形(PDS)配置，是用作光用戶(hù)線(xiàn)的多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一。
參見(jiàn)圖1A，用標(biāo)號(hào)100標(biāo)記的站(station)X通過(guò)一個(gè)星型耦合器101與多個(gè)分別標(biāo)記為102-105的用戶(hù)A-D相連，其中站X通過(guò)單根光纖光纜110與星型耦合器101相連。站借此按時(shí)分復(fù)用并通過(guò)發(fā)送模式和接收模式的切換而實(shí)現(xiàn)單根光纖光纜110的雙工通信。這樣一種通信系統(tǒng)稱(chēng)為T(mén)CM-TDMA系統(tǒng)。
在建立系統(tǒng)時(shí)，站X先向A-D的每個(gè)用戶(hù)發(fā)送一個(gè)光脈沖，并通過(guò)檢測(cè)返回光脈沖來(lái)測(cè)量到A-D的每個(gè)用戶(hù)的傳輸延時(shí)。根據(jù)如此測(cè)得的傳輸延時(shí)，設(shè)置對(duì)A-D每個(gè)用戶(hù)的傳輸時(shí)隙，以使用戶(hù)一接到來(lái)自站X的傳輸信號(hào)就能向站X發(fā)送信息，只要是在指配的時(shí)隙內(nèi)傳輸，就不致與其他用戶(hù)發(fā)生干擾。這樣，從站X到用戶(hù)A-D、從用戶(hù)A到站X以及從用戶(hù)B到站X的信息傳輸便取道各個(gè)用戶(hù)的時(shí)隙進(jìn)行，如圖1B所示。
圖2表明一個(gè)常規(guī)的光通信模塊10，它構(gòu)成常規(guī)TCM光通信系統(tǒng)的一部分。
參照?qǐng)D2，該光通信模塊10包括一臺(tái)光收發(fā)器11，用來(lái)按發(fā)送信號(hào)向由光纖光纜構(gòu)成的傳輸線(xiàn)13發(fā)送光傳輸信號(hào)，也用來(lái)接收從光傳輸線(xiàn)13傳來(lái)的光傳輸信號(hào)；還包括一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器12，用以按發(fā)送信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)光收發(fā)器11。而且，驅(qū)動(dòng)器12還根據(jù)光收發(fā)器11所接收的光傳輸信號(hào)再生接收信號(hào)。光收發(fā)器11和驅(qū)動(dòng)器12組裝在一塊印刷電路板上。
光收發(fā)器11包括一個(gè)與光傳輸線(xiàn)13相連的光耦合器14和一個(gè)經(jīng)光纖段22與光耦合器14相連的光發(fā)送模塊15，以及一個(gè)經(jīng)光纖段24與光耦合器14相連的光接收模塊16，其中光發(fā)送模塊15包含一個(gè)激光二極管18，它由構(gòu)成驅(qū)動(dòng)器12一部分的驅(qū)動(dòng)電路30所驅(qū)動(dòng)。正如圖3所表示的，激光二極管18裝持在底座17上構(gòu)成光學(xué)模塊15的一部分，并通過(guò)一個(gè)透鏡20與光纖22光耦合，該透鏡封裝在一個(gè)保護(hù)光發(fā)送模塊15的外殼21上。應(yīng)當(dāng)注意的是，驅(qū)動(dòng)電路30被供有傳輸數(shù)據(jù)連同時(shí)鐘信號(hào)，并產(chǎn)生供驅(qū)動(dòng)激光二極管18的模擬驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使之響應(yīng)。
為監(jiān)控激光二極管18發(fā)射的光信號(hào)，光發(fā)送模塊15還包括底座17上的一個(gè)光電二極管19，如通常的用法那樣對(duì)著激光二極管18，如圖3所示，使光電二極管19檢測(cè)激光二極管18的背向輻射光束。該光電二極管19由包含在驅(qū)動(dòng)器12中的APC(自動(dòng)功率控制)電路31偏置，而且該APC電路31還參照由閾值電路32提供的閾值電平控制激光二極管18的光功率。
接收模塊16具有如圖3所示的類(lèi)似結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)光電二極管23安裝在底座上，相當(dāng)于在底座17上取代激光二極管的位置，通過(guò)封裝在外殼上的一個(gè)透鏡，類(lèi)似于圖3所示的封裝在外殼21上的透鏡20，使光電二極管23與光纖24光耦合。當(dāng)然，在接收模塊16中并不存在相應(yīng)于光電二極管19那樣的光電二極管。所以，這里略去對(duì)接收模塊16的說(shuō)明。光電二極管23響應(yīng)于從光纖24傳來(lái)的光信號(hào)而產(chǎn)生電輸出，并通過(guò)發(fā)送/接收切換開(kāi)關(guān)36將同樣的信號(hào)饋送到包含在驅(qū)動(dòng)器12中的AGC(自動(dòng)增益控制)電路34。
應(yīng)注意的是，發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)36被供有發(fā)送/接收(TX/RX)控制信號(hào)，且當(dāng)TX/RX控制信號(hào)指示光通信模塊10的發(fā)送模式時(shí)觸發(fā)APC電路31和閾值電路32，而在TX/RX控制信號(hào)指示光通信模塊10的接收模式時(shí)，開(kāi)關(guān)36則使APC電路31和閾值電路32去激發(fā)。于是，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)光通信模塊10發(fā)送模式和接收模式隨TX/RX控制信號(hào)的時(shí)分切換。
在接收模式下，開(kāi)關(guān)36將前置放大器33的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)送到AGC電路34進(jìn)行自動(dòng)增益控制，且該輸出信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)送到TIM/DEC(定時(shí)恢復(fù)/判決)處理器35進(jìn)行定時(shí)提取，其時(shí)該處理器根據(jù)所恢復(fù)的定時(shí)使時(shí)鐘和數(shù)據(jù)得以恢復(fù)。
在圖2和3所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)中，應(yīng)當(dāng)注意的是，光電二極管19通過(guò)檢測(cè)激光二極管18的背向輻射光束來(lái)監(jiān)控激光二極管18的光輸出。只要時(shí)間相關(guān)的前向和背向光輸出變化相同，則在上述常規(guī)結(jié)構(gòu)中不會(huì)出現(xiàn)太大的問(wèn)題。相反，在有些情況下前向和背向光輸出的變化呈現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)。例如，前向光輸出可能比背向光輸出衰降要快。在這種情況下，即使利用APC電路31進(jìn)行自動(dòng)功率控制，前向輻射光束的光功率仍然下降，因而注入到光纖22中的光功率隨之減小。在這種情況下，采用光通信模塊10的節(jié)點(diǎn)就會(huì)出現(xiàn)故障。只要背向光束的輻射正常，激光二極管18的這種異?，F(xiàn)象就不能用光電二極管19檢測(cè)出來(lái)。
此外，光通信模塊10還有因其結(jié)構(gòu)上是從一個(gè)主TCM裝置(圖2中未畫(huà)出)外部提供TX/RX控制信號(hào)而使信號(hào)線(xiàn)路增多的問(wèn)題。
鑒此，本發(fā)明的總體目標(biāo)在于提供一種新型而且實(shí)用的光通信模塊，其中上述存在的問(wèn)題得以消除。
本發(fā)明的另一個(gè)且更專(zhuān)門(mén)的目的是提供一種其注入到輸出光纖中的光束輸出光功率可直接監(jiān)控的光通信模塊。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種具有簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的光通信模塊。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種包括以下組成的光通信模塊一個(gè)適宜與光傳輸線(xiàn)耦合的光收發(fā)器，用以通過(guò)光傳輸線(xiàn)發(fā)送光傳輸信號(hào)并接收從中傳來(lái)的光傳輸信號(hào)；所述光收發(fā)器包括一個(gè)供有傳輸信號(hào)的光發(fā)射器，用以發(fā)射與之響應(yīng)的光信號(hào)，一個(gè)適宜與光傳輸線(xiàn)耦合的光耦合器，該光耦合器與光發(fā)射器光學(xué)相連，用來(lái)將光發(fā)射器發(fā)射的光信號(hào)注入到光傳輸線(xiàn)作為輸出的光傳輸信號(hào)；一個(gè)與光耦合器相連的光電探測(cè)器，用以接收來(lái)自光傳輸線(xiàn)的輸入光傳輸信號(hào)并響應(yīng)之產(chǎn)生相應(yīng)的接收信號(hào)；
一個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)光收發(fā)器的驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)饋送傳輸信號(hào)到光發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)電路，一個(gè)自動(dòng)功率控制電路，用來(lái)控制光發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)電流使之發(fā)射的光信號(hào)具有預(yù)置的恒定光功率，一個(gè)自動(dòng)增益控制電路，用來(lái)控制接收信號(hào)電平使之處于預(yù)置的電平，及一個(gè)發(fā)送/接收切換電路，用來(lái)選擇驅(qū)動(dòng)自動(dòng)功率控制電路和自動(dòng)增益控制電路，使自動(dòng)功率控制電路在發(fā)送模式時(shí)被驅(qū)動(dòng)以發(fā)送輸出光信號(hào)，而自動(dòng)增益控制電路則在接收模式時(shí)被驅(qū)動(dòng)以接收輸入光信號(hào)；所述光通信模塊還包括一個(gè)監(jiān)控光電探測(cè)器，使該監(jiān)控光電探測(cè)器檢測(cè)部分由光發(fā)射器輻射以供注入光傳輸線(xiàn)的光信號(hào)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種光學(xué)模塊，包括一個(gè)底座；一個(gè)安裝在所述底座上的光發(fā)射器，使其沿預(yù)置的光軸向前方發(fā)射輸出光束；一個(gè)安裝在所述底座上并位于所述光發(fā)射器的所述前方的光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器的安裝偏離所述預(yù)置光軸；其中所述光電探測(cè)器斜對(duì)所述光發(fā)射器，以檢測(cè)從所述光發(fā)射器發(fā)出的部分所述光束。
按本發(fā)明，注入光傳輸線(xiàn)的光信號(hào)輸出功率由監(jiān)控光電探測(cè)器直接監(jiān)控。因此，象常規(guī)情況中根據(jù)光發(fā)射器背向發(fā)射光束來(lái)監(jiān)測(cè)光功率的那種不正確的光功率檢測(cè)問(wèn)題便成功地得以消除。
結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)介紹，將使本發(fā)明的其他目的和進(jìn)一步的特性顯得更加清晰。
圖1A和1B是表明一種TCM通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是表明一種常規(guī)光通信模塊的線(xiàn)路示意圖；圖3是表明圖2所示光通信模塊結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是按本發(fā)明一種實(shí)施例的光通信模塊的線(xiàn)路示意圖；圖5是表明圖4所示光通信模塊結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6是表明圖5所示光通信模塊中形成的光路示意圖7A和7B是表明在本發(fā)明光通信模塊中發(fā)送模式和接收模式切換的示意圖；圖8A至8C是表明在本發(fā)明光通信模塊中發(fā)送模式和接收模式切換的另一示意圖。
圖4是按本發(fā)明一種實(shí)施例的光通信模塊40的線(xiàn)路示意圖，其中光通信模塊40用在圖1A和1B所示的TCM光通信系統(tǒng)中。在圖4中，前已述及的部分用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)記并將略去其相應(yīng)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D4，光通信模塊40包括一個(gè)光收發(fā)器11A，用來(lái)按發(fā)送信號(hào)向光傳輸線(xiàn)13發(fā)送光傳輸信號(hào)，并用來(lái)接收從光傳輸線(xiàn)13傳來(lái)的光傳輸信號(hào)，及一臺(tái)用來(lái)按發(fā)送信號(hào)驅(qū)動(dòng)光收發(fā)器11A的驅(qū)動(dòng)器12A。而且驅(qū)動(dòng)器12A還根據(jù)由光收發(fā)器11A接收的光傳輸信號(hào)再生接收信號(hào)。光收發(fā)器11A和驅(qū)動(dòng)器12A組裝在一塊印刷電路板上。
其中光收發(fā)器11A包括除光耦合器14以外的一個(gè)光發(fā)送模塊15A和一個(gè)前已述及的接收模塊16，其中光發(fā)送模塊15A包含一個(gè)裝持有激光二極管18和光電二極管19A的底座17A，如圖5所示，使激光二極管18與透鏡20的光軸41對(duì)準(zhǔn)。
在圖5中，應(yīng)當(dāng)注意的是光電二極管19A安裝在激光二極管18的前方，位于激光二極管18和透鏡20之間，偏離光軸41向下一個(gè)偏移距離e，并斜對(duì)激光二極管18。與前述類(lèi)似，通過(guò)透鏡20使激光二極管18與光纖22相耦合，并將圖6所示的錐光束42a注入光纖22的芯區(qū)。如圖6所表示的，光電二極管19A在該處檢測(cè)激光二極管18以發(fā)散光束42形式發(fā)射的錐光束邊緣部分42b。應(yīng)當(dāng)注意的是，距離e的設(shè)置應(yīng)使光電二極管19A不遮擋光束42有效地注入光纖22芯區(qū)的內(nèi)錐部分42a。在圖5中，還應(yīng)注意光電二極管19A發(fā)射一束背向光43，而本發(fā)明并不使用該光束43于A(yíng)PC控制。
再參照?qǐng)D4，值得注意的是，與圖2的光電二極管19相類(lèi)似，光電二極管19A與APC電路31相連來(lái)控制激光二極管18，使激光二極管18的光輸出功率基本保持恒定。由此，該APC電路31便響應(yīng)于前向輻射的并由光電二極管19A檢測(cè)的光功率，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路30A并參照閾值電路32而控制激光二極管18。還應(yīng)當(dāng)注意的是，驅(qū)動(dòng)電路30A被供有數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)作為輸入信號(hào)202，類(lèi)似于圖2的驅(qū)動(dòng)電路30。
此外，驅(qū)動(dòng)電路30A在驅(qū)動(dòng)激光二極管18的同時(shí)產(chǎn)生發(fā)送狀態(tài)信號(hào)200，并將同樣的信號(hào)供給驅(qū)動(dòng)器12A組成部分的切換信號(hào)發(fā)生器50。該發(fā)送狀態(tài)信號(hào)200可以是加到激光二極管18的驅(qū)動(dòng)電流本身，或者是與該驅(qū)動(dòng)電流相當(dāng)?shù)男盘?hào)。切換信號(hào)發(fā)生器50依次產(chǎn)生切換信號(hào)201，并將同樣的信號(hào)供給發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)36A，其中當(dāng)發(fā)送狀態(tài)信號(hào)200指示發(fā)送模式時(shí)，開(kāi)關(guān)36A便觸發(fā)APC電路31。
反之，當(dāng)狀態(tài)信號(hào)200指示接收模式時(shí)，開(kāi)關(guān)36A便觸發(fā)AGC電路34，并向其轉(zhuǎn)送前置放大器33的輸出。由此，TIM/DEC處理器35從接收信號(hào)中提取時(shí)鐘定時(shí)，而后處理器35根據(jù)這樣提取的時(shí)鐘定時(shí)進(jìn)一步再生調(diào)制在接收信號(hào)上的數(shù)據(jù)，如此再生的數(shù)據(jù)便作為輸出信號(hào)203從處理器35輸出。
在采用圖4的光發(fā)送模塊40于如圖1A和1B所示系統(tǒng)所屬站的通信系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)注意的是，通過(guò)從標(biāo)記100的站X向用標(biāo)號(hào)101-105分別標(biāo)記的A-D每個(gè)站發(fā)送傳輸時(shí)限，則信號(hào)發(fā)送的碰撞便成功地得以避免。
如上所述，發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)50響應(yīng)于發(fā)送狀態(tài)信號(hào)200而產(chǎn)生切換信號(hào)201。圖7A和7B給出這種發(fā)送狀態(tài)信號(hào)200和切換信號(hào)201的一個(gè)例子，其中要注意的是切換信號(hào)201響應(yīng)發(fā)送狀態(tài)信號(hào)的前沿即時(shí)上升，而在發(fā)送狀態(tài)信號(hào)200的低電平延續(xù)到一定的預(yù)置時(shí)間后再下降。
切換信號(hào)201與供給驅(qū)動(dòng)電路30A的時(shí)鐘信號(hào)一起供給發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)36A，如圖4所示，其中發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)36A響應(yīng)切換信號(hào)201而選擇控制APC電路31和AGC電路34的觸發(fā)。因此，發(fā)送信號(hào)202和接收信號(hào)203便按照?qǐng)D8A和8B所示之時(shí)分復(fù)用程序響應(yīng)于圖8C所示之開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行交換。
通信模塊40的優(yōu)良特性在于(a)可取消外部發(fā)送/接收控制部件來(lái)切換發(fā)送模式和接收模式；和(b)借助在激光二極管18前方配置的光電二極管19可直接監(jiān)控激光二極管的光輸出。因此，光束發(fā)射的任何異常現(xiàn)象便立即準(zhǔn)確地檢測(cè)到。
在前述的本發(fā)明中，應(yīng)當(dāng)注意的是，也可利用光電二極管19A頂替光電二極管23來(lái)檢測(cè)輸入光信號(hào)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，光電二極管19A檢測(cè)聚焦在激光二極管18光學(xué)表面上的輸入光束來(lái)收集從該處反射回的光束。
此外，本發(fā)明并不限于前述的實(shí)施例，還可作出多種改變和改進(jìn)，但均不超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種光通信模塊，包括一臺(tái)適宜與光傳輸線(xiàn)耦合的光收發(fā)器，用以通過(guò)光傳輸線(xiàn)發(fā)送輸出光傳輸信號(hào)并接收從中輸入的光傳輸信號(hào)；所述光收發(fā)器包括一臺(tái)供有傳輸信號(hào)的光發(fā)射器，以與之響應(yīng)而發(fā)射相應(yīng)的光信號(hào)，一個(gè)適宜與光傳輸線(xiàn)耦合的光耦合器，該光耦合器與光發(fā)射器光學(xué)相連，用來(lái)將光發(fā)射器發(fā)射的光信號(hào)注入光傳輸線(xiàn)作為輸出光傳輸信號(hào)，及一個(gè)與光耦合器光學(xué)相連的光電探測(cè)器，用以接收來(lái)自光傳輸線(xiàn)的輸入光傳輸信號(hào)，該光電探測(cè)器響應(yīng)之而產(chǎn)生接收信號(hào)；一臺(tái)用來(lái)驅(qū)動(dòng)光收發(fā)器的驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)饋送傳輸信號(hào)到光發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)電路；一個(gè)自動(dòng)功率控制電路，用來(lái)控制光發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電流使其發(fā)射的光信號(hào)保持預(yù)置的恒定光功率；一個(gè)自動(dòng)增益控制電路，用來(lái)控制接收信號(hào)電平使之處于預(yù)置的電平；和一個(gè)發(fā)送/接收切換電路，用來(lái)有選擇地觸發(fā)自動(dòng)功率控制電路和自動(dòng)增益控制電路，使自動(dòng)功率控制電路在發(fā)送模式被觸發(fā)而發(fā)送輸出光信號(hào)，而自動(dòng)增益控制電路則在接收模式被觸發(fā)而接收輸入光信號(hào)；所述光通信模塊還包括一個(gè)監(jiān)控光電探測(cè)器，使該監(jiān)控光電探測(cè)器檢測(cè)部分由光發(fā)射器所發(fā)射以供注入光傳輸線(xiàn)的光信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中所述發(fā)送/接收切換電路由驅(qū)動(dòng)電路供給指示發(fā)送模式和接收模式的狀態(tài)信號(hào)，通過(guò)其對(duì)所述狀態(tài)信號(hào)的響應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的切換控制信號(hào)而引起所述自動(dòng)功率控制電路和所述自動(dòng)增益控制電路的選擇性觸發(fā)。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊，其中所述的狀態(tài)信號(hào)是從所述驅(qū)動(dòng)電路供給所述光發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)電流。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊，其中所述發(fā)送/接收切換電路產(chǎn)生所述切換控制信號(hào)，使所述切換控制信號(hào)響應(yīng)于所述狀態(tài)信號(hào)的前沿而上升，但響應(yīng)于所述經(jīng)一預(yù)置延時(shí)的狀態(tài)信號(hào)的后沿而下降。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中所述的監(jiān)控光電探測(cè)器即常用的所述光電探測(cè)器件，用來(lái)接收輸入光傳輸信號(hào)。
6.一個(gè)光學(xué)模塊，包括一個(gè)底座；一個(gè)安裝在所述底座上的光發(fā)送器，用于沿預(yù)置光軸向前方發(fā)送輸出光束；一個(gè)安裝在所述底座上并位于所述光發(fā)送器的所述前方的光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器的安裝偏離所述預(yù)置光軸；其中所述光電探測(cè)器斜對(duì)所述光發(fā)送器，以檢測(cè)從所述光發(fā)送器發(fā)出的部分所述光束。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)模塊，其中所述光學(xué)模塊進(jìn)一步包括一個(gè)與所述光發(fā)送器光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的透鏡。
全文摘要
一個(gè)光學(xué)模塊包括一個(gè)安置在激光二極管前方而偏移激光二極管光軸的光電二極管，用來(lái)監(jiān)控激光二極管朝前方發(fā)送的光束功率。該光學(xué)模塊還響應(yīng)于供給激光二極管的驅(qū)動(dòng)電流而實(shí)現(xiàn)發(fā)送模式與接收模式之間的切換。
文檔編號(hào)H01S5/068GK1148763SQ96109420
公開(kāi)日1997年4月30日 申請(qǐng)日期1996年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月10日
發(fā)明者石川智久, 箱守克彥, 西村達(dá)也 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社