CN104158590A - 光模块及具有该光模块的光纤通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种光模块及设有该光模块的光纤通讯系统，光模块包括壳体、设置于壳体内的光发射组件和/或光接收组件、波分复用器、以及设置于壳体外的多模光纤；光发射组件发出单模激光信号，所述光接收组件接收单模激光信号并对其进行处理，波分复用器对单模激光信号进行合波或分波处理；所述光发射组件发出的单模激光信号经过波分复用器进行合波处理后经由多模光纤进行传输；经由多模光纤传输至波分复用器的单模激光信号经过波分复用器分波后到达光接收组件并由光接收器组件进行处理。本申请通过在所述光模块中增加波分复用器，可通过所述光模块直接对单根多模光纤进行扩容，使该光模块满足了用户需求的同时，节约制造及使用成本。

Description

光模块及具有该光模块的光纤通信系统

技术领域

本发明属于光纤通信领域，具体涉及一种光模块及具有该光模块的光纤通信系统。

背景技术

随着科学技术的发展，高速传输信号技术被广泛应用，光学互连能够在比电学传输宽得多的带宽上传输信号，以及使用小尺寸、低功耗光模块构造信号传输系统。光模块中以光纤作为传输媒介的通信方式，与电缆或者微波等电通信相比，光纤通信具有传输频带宽、信号串扰弱、抗电磁干扰、通信容量大、传输衰减小、传输距离远等优点。

光纤按其内传输模式的多少，分为单模光纤和多模光纤；单模光纤是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤；目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤，其具有传输距离远的优点。多模光纤是指工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤，由于多模光纤传输模式可达几百个，故，多模光纤比单模光纤芯径粗，数值孔径大，能从光源耦合更多的光功率。

相应的，单模光纤和多模光纤相比，存在一些问题：

首先，由于网络中连接器、耦合器用量大，单模光纤无源器件比多模光纤无源器件贵，而且相对精密、允差小，故，单模器件操作不如多模器件方便可靠。其次，单模光纤只能使用激光器作光源，而多模光纤可以使用发光二极管、垂直腔面发射激光器等做光源；故，单模光纤的光源成本比多模光纤的光源成本要高得多；特别是，当前网络规模小，单位光纤长度使用光源个数多，干线中可能几百公里用一个光源，而十几公里甚至几公里的每个网络各有独立的光源，如果网络使用单模光纤配用激光器，网络总体造价会大幅度提高。

因此，随着科技的发展，人们对多模光纤传输数据的容量提出了越来越高的要求。为了对多模光纤进行扩容，常用的办法是采用多模光纤阵列进行扩容，这样无疑增加使用成本。

发明内容

本申请的一实施例提供一种光模块及具有该光模块的光纤通讯系统，所述光模块中通过增加波分复用器对单根多模光纤进行扩容，使该光模块内光束传输稳定，满足了用户对多模光纤进行扩容的需求。

相应的，本申请的一实施例提供的光模块包括：

壳体、设置于所述壳体内的光发射组件和/或光接收组件、波分复用器、控制器、以及设置于所述壳体外的多模光纤；

所述光发射组件发出单模激光信号，所述光接收组件接收单模激光信号并对所接收的单模激光信号进行处理，所述控制器控制所述光发射组件和/或所述光接收组件的工作，所述波分复用器对单模激光信号进行合波或分波处理；

所述光发射组件发出的单模激光信号经过波分复用器进行合波处理后经由所述多模光纤进行传输；

经由所述多模光纤传输至所述波分复用器的单模激光信号经过所述波分复用器分波后到达所述光接收组件并由所述光接收器组件进行处理。

在一个实施例中，所述光模块还包括对光路中单模激光信号的色散进行电子色散补偿的色散补偿单元；所述色散补偿单元设置于所述波分复用器和所述多模光纤之间。

在一个实施例中，所述光模块还包括对光路中单模激光信号的色散进行电子色散补偿的色散补偿单元；所述色散补偿单元设置于所述光接收组件器和所述波分复用器之间。

在一个实施例中，所述光模块还包括单模光纤，所述单模光纤设置于所述波分复用器和所述多模接收光纤之间。

在一个实施例中，所述单模光纤和所述多模光纤的连接处具有物理偏移以使所述单模光纤的中心与所述多模光纤的中心相互偏移。

在一个实施例中，所述接收组件为：光电二极管阵列。

相应的，本申请一实施方式中的光纤通讯系统，所述光纤通讯系统包括至少两个如上所述的光模块。

与现有技术相比，本申请提供的光模块及具有该光模块的光纤通讯系统，通过在所述光模块中增加波分复用器，可通过所述光模块直接对单根多模光纤进行扩容，该光模块以及该光纤系统在满足了用户需求的同时，节约制造及使用成本; 另外，对于以前采用多模光纤进行信号传输的光传输网络，本申请的光模块和光纤通信系统能够很好的利用已经铺设好的多模光纤光传输网络，从而在不对当前网络进行改变的前提下达到提高光传输容量的目的，使整个光纤通信系统具有传输容量大、成本低的优点。

附图说明

图1是本申请第一实施方式中光模块的原理示意图；

图2是本申请第二实施方式中光模块的原理示意图；

图3A、3B是本申请第三实施方式中光模块的原理示意图；

图4是本申请一实施方式中光纤通信系统的结构示意图。 

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

相应的，结合图1、图4所示，图1是本申请第一实施方式中光模块的原理示意图；图4是本申请一实施方式中光纤通信系统的结构示意图。光纤通信系统中包括至少两个光模块100，光模块100之间通过光纤进行连接，以实现光模块100之间的光束传递。一般的，所述光纤可分为单模光纤和多模光纤。本申请为了描述方便，在以下描述中，按照光束在光路中的传递方向，将单模光纤分为单模发射光纤和单模接收光纤；将多模光纤分为多模发射光纤和多模接收光纤，其具体结构将在以下内容中详细描述。

进一步的，本实施方式是针对在光模块100中直接对多模光纤进行扩容，故两个光模块100之间通过单根多模光纤150进行连接。多模光纤150容许不同模式的光于一根光纤上传输，由于多模光纤150的芯径较大，故可使用较为廉价的耦合器及接线器，多模光纤150的纤芯直径为50μm至100μm。

相应的，本申请第一实施方式中的光模块100包括壳体（未具体图示），主机200，设置于所述壳体内的电路板（未具体图示）、连接器110、控制器120、波分复用器160、光发射组件130和光接收组件140；多模光纤150设置于壳体外，包括：多模发射光纤151和多模接收光纤153。

进一步的，光发射组件130包括：设置于所述壳体内的光发射器131、驱动光发射器131的激光驱动器133；光发射器131用于将电信号转换为单模激光信号后发出单模激光信号，激光驱动器133用于驱动光发射器131；相应的，激光驱动器133驱动光发射器131发出单模激光信号，所述单模激光信号经过波分复用器160进行合波处理后经由多模发射光纤151进行传输；并传递到另外一个光模块100。光接收组件140包括：设置于所述壳体内的放大器（143，145）、光接收器141；经由多模接收光纤153传输至波分复用器160的单模激光信号，经过波分复用器160分波后到达光接收器141，并由光接收器141将该单模激光信号转换为电信号；放大器（143，145）用于将光接收器141转换后的微弱电信号电流转换成有足够幅度的信号电压进行输出，所述放大器包括TIA跨阻放大器143，英文名称：trans-impedance amplifier，以及限幅放大器145，TIA跨阻放大器143用于将电信号转换成模拟信号进行输出；限幅放大器145用于将跨阻放大器输出的幅度不同的信号处理成等幅的数字信号进行输出。

相应的，控制器120用于控制激光驱动器133以及限幅放大器145。

波分复用器160，英文名称Wavelength Division Multiplexing ，缩写WDM，在光模块100的发送端，将两种或多种不同波长的光载波信号复用汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输；在接收端，经解复用将各种波长的光载波分离，然后对光载波作进一步处理以恢复原信号，其可以充分利用多模光纤150的低损耗波段，增加多模光纤150的传输容量，使单根多模光纤150传送信息的物理限度增加一倍至数倍，进而对光模块100中的多模光纤150进行扩容，保证传输带宽充足。

波分复用器160的数量为两个，分别为第一波分复用器161，以及第二波分复用器163；第一波分复用器161设置于光发射组件130和多模发射光纤151之间，以将所述单模激光信号中包含的两种或多种不同波长的光载波信号在发送端汇合在一起，并耦合到光线路的同一根多模发射光纤151中进行传输；第二波分复用器163设置于光接收组件140和多模接收光纤153之间，以接收通过多模接收光纤153传递的包含有各种波长的光载波的单模激光信号，之后将所述各种波长的光载波的单模激光信号分离，然后再做进一步处理以恢复原信号后传递到光接收器140上。

需要说明的是，波分复用器160的数量也可以为1个，相应的，单个波分复用器160上集成至少两对端口，一对端口分别对应光发射组件130和多模发射光纤151；一对分别对应光接收组件140和多模接收光纤153；在此不做详细赘述。

一实施方式中，光发射器131为波分单模激光器阵列。该光发射器131驱动电路相对简单，制作成本低，可广泛被人们所应用。

一实施方式中，光接收器141为光电二极管阵列；同样的，该光接收器141驱动电路相对简单，制作成本低，可广泛被人们所应用。

相应的，结合图2所示，介绍本申请的第二实施方式中的光模块。

相应的，本申请的第二实施方式是在第一实施方式的基础上加以改进，所述第二实施方式和所述第一实施方式的区别在于：所述第二实施方式中还包括一单模光纤170，单模光纤170包括：单模发射光纤171，以及单模接收光纤173；单模发射光纤171设置于第一波分复用器161和多模发射光纤151之间，单模接收光纤173设置于第二波分复用器163和多模接收光纤153之间。

相应的，单模发射光纤171和多模发射光纤151的连接处，以及单模接收光纤173和多模接收光纤153的连接处均具有物理偏移，以使单模发射光纤171的中心与多模发射光纤151的中心、单模接收光纤173的中心与多模接收光纤173的中心均相互偏移，进而使光模块100中传递的光具有更好的传输距离。

进一步的，为了克服光模块100中增加波分复用器160后，所传递的单模激光信号产生色散现象，以获取更好的传输距离。

相应的，结合图3A、3B所示，介绍本申请的第三实施方式中的光模块。

相应的，本申请的第三实施方式是在第一实施方式的基础上加以改进，所述第三实施方式和所述第一实施方式的区别在于：所述第三实施方式中光模块100还包括对光路中单模激光信号的色散进行电子色散补偿的色散补偿单元180；相应的，色散补偿单元180设置于第二波分复用器163和多模接收光纤163之间，或设置于光接收器140和第二波分复用器163之间。其中，单模激光信号经由多模接收光纤153，之后依次经过色散补偿单元180，第二波分复用器163，最后传入到光接收器140；或，所述单模激光信号经由多模接收光纤153，之后依次经过第二波分复用器163，色散补偿单元180，最后传入到光接收器140。

需要说明的是，本申请也可以在第二实施方式的基础上增加色散补偿单元180，以获取更好的传输距离，在此不做详细赘述。

另外，图4所示的光纤通信系统中包括两个第一实施方式的光模块，而在实际应用过程中，光纤通信系统中包含光模块的具体结构，以及数量均没有具体限制；即：可以将第一、第二、第三实施方式中的光模块之间任意组合，在此不做详细赘述。

与现有技术相比，本申请提供的光模块及设有模块的光纤通信系统，通过在所述光模块中增加波分复用器，可通过所述光模块直接对单根多模光纤进行扩容，该光模块以及该光纤系统在满足了用户需求的同时，节约制造及使用成本。另外，对于以前采用多模光纤进行信号传输的光传输网络，本申请的光模块和光纤通信系统能够很好的利用已经铺设好的多模光纤光传输网络，从而在不对当前网络进行改变的前提下达到提高光传输容量的目的，使整个光纤通信系统具有传输容量大、成本低的优点。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括壳体、设置于所述壳体内的光发射组件和/或光接收组件、波分复用器、控制器、以及设置于所述壳体外的多模光纤；

所述光发射组件发出单模激光信号，所述光接收组件接收单模激光信号并对所接收的单模激光信号进行处理，所述控制器控制所述光发射组件和/或所述光接收组件的工作，所述波分复用器对单模激光信号进行合波或分波处理；

所述光发射组件发出的单模激光信号经过波分复用器进行合波处理后经由所述多模光纤进行传输；

经由所述多模光纤传输至所述波分复用器的单模激光信号经过所述波分复用器分波后到达所述光接收组件并由所述光接收器组件进行处理。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述光模块还包括对光路中单模激光信号的色散进行电子色散补偿的色散补偿单元；所述色散补偿单元设置于所述波分复用器和所述多模光纤之间。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述光模块还包括对光路中单模激光信号的色散进行电子色散补偿的色散补偿单元；所述色散补偿单元设置于所述光接收组件和所述波分复用器之间。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述光模块还包括单模光纤，所述单模光纤设置于所述波分复用器和所述多模接收光纤之间。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于：所述单模光纤和所述多模光纤的连接处具有物理偏移以使所述单模光纤的中心与所述多模光纤的中心相互偏移。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述光接收组件为：光电二极管阵列。

7.一种光纤通信系统，其特征在于，包括至少两个如权利要求1至6任一项所述的光模块。