本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙向光纖收發(fā)電路及雙向光纖收發(fā)機。

背景技術(shù)：

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，光纖通信已成為現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的主要通信方式，而在光纖通信中，最為核心的是傳輸光訊號的收發(fā)機。其中，收發(fā)機的主要工作過程是：在發(fā)射端，發(fā)射機將電訊號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庥嵦柌⑻峁┳銐虻陌l(fā)射功率后，將信息傳遞到接收機所處的遠端，在接收端，位于遠端的接收將接收到的光訊號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦?，完成將電子信息通過光介質(zhì)的傳輸過程。

目前，現(xiàn)有收發(fā)機中的光學(xué)器件的主要采用iii-v族復(fù)合半導(dǎo)體制作，而iii-v族半導(dǎo)體作為產(chǎn)生和接受近紅外光源的首選材料，其具有良好的射頻與微波特性，是傳輸高速光電訊號的自然選擇，并且對于長距離干線和城域網(wǎng)絡(luò)的傳輸而言，iii-v族光電器件有著明顯的性能優(yōu)勢。然而，iii-v族復(fù)合半導(dǎo)體晶圓尺寸小，工藝流程復(fù)雜，使得由其造成的光電器件良率低，且成本高，而對于光纖到戶而言，高成本的收發(fā)機妨礙了其傳輸速率的提升。

綜上所述，現(xiàn)有收發(fā)機存在良率低、成本高，以及因成本高所導(dǎo)致的影響光纖到戶傳輸速率提升的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種雙向光纖收發(fā)電路及雙向光纖收發(fā)機，旨在解決現(xiàn)有收發(fā)機存在良率低、成本高，以及因成本高所導(dǎo)致的影響光纖到戶傳輸速率提升的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種雙向光纖收發(fā)電路，包括發(fā)光模塊、第一光處理模塊、驅(qū)動模塊、調(diào)制模塊、波分復(fù)用模塊、第二光處理模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊以及放大模塊；

所述發(fā)光模塊與所述第一光處理模塊連接，所述第一光處理模塊與所述調(diào)制模塊連接，所述調(diào)制模塊與所述驅(qū)動模塊以及所述波分復(fù)用模塊連接，所述波分復(fù)用模塊與所述第二光處理模塊以及所述光電轉(zhuǎn)換模塊連接，所述光電轉(zhuǎn)換模塊與所述放大模塊連接，并且所述第一光處理模塊、所述調(diào)制模塊、所述波分復(fù)用模塊、所述第二光處理模塊以及所述光電轉(zhuǎn)換模塊采用硅光子技術(shù)集成在同一硅基片上；

在發(fā)射端，所述發(fā)光模塊發(fā)射激光波束至所述第一光處理模塊，所述第一光處理模塊將所述激光波束耦合至所述調(diào)制模塊；所述驅(qū)動模塊接收第一電訊號，并對所述第一電訊號進行放大處理后輸出至所述調(diào)制模塊；所述調(diào)制模塊根據(jù)所述激光波束將所述放大后的第一電訊號轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝还庥嵦?，并通過波分復(fù)用模塊耦合至第二光處理模塊，第二光處理模塊對所述第一光訊號進行匹配處理后通過光纖輸出；

在接收端，所述第二光處理模塊接收通過所述光纖傳輸?shù)牡诙庥嵦?，并對所述第二光訊號進行匹配處理后，通過所述波分復(fù)用模塊耦合至所述光電轉(zhuǎn)換模塊，所述光電轉(zhuǎn)換模塊對所述第二光訊號進行光電轉(zhuǎn)換后輸出第二電訊號至所述放大模塊，所述放大模塊對所述第二電訊號進行放大處理后輸出。

本發(fā)明的另一目的還在于提供一種雙向光纖收發(fā)機，所述雙向光纖收發(fā)機包括上述的雙向光纖收發(fā)電路。

在本發(fā)明中，通過采用包括發(fā)光模塊、第一光處理模塊、驅(qū)動模塊、調(diào)制模塊、波分復(fù)用模塊、第二光處理模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊以及放大模塊的雙向光纖收發(fā)電路，其中，第一光處理模塊、調(diào)制模塊、波分復(fù)用模塊、第二光處理模塊以及光電轉(zhuǎn)換模塊采用硅光子技術(shù)集成在同一硅基片上，使得在發(fā)射端發(fā)光模塊發(fā)射激光波束至第一光處理模塊，第一光處理模塊將激光波束耦合至調(diào)制模塊，驅(qū)動模塊接收第一電訊號，并對第一電訊號進行放大處理后輸出至調(diào)制模塊，調(diào)制模塊根據(jù)激光波束將放大后的第一電訊號轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝还庥嵦?，并通過波分復(fù)用模塊耦合至第二光處理模塊，第二光處理模塊對第一光訊號進行匹配處理后通過光纖輸出；在接收端，第二光處理模塊接收通過所述光纖輸出的第二光訊號，并對第二光訊號進行匹配處理后，通過波分復(fù)用模塊耦合至光電轉(zhuǎn)換模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊對第二光訊號進行光電轉(zhuǎn)換后輸出第二電訊號至放大模塊，放大模塊對第二電訊號進行放大處理后，從而實現(xiàn)了采用硅光技術(shù)在一個光纖上實現(xiàn)高速訊號的轉(zhuǎn)換與傳輸，并且成本低、良率高，解決了現(xiàn)有收發(fā)機存在良率低、成本高，以及因成本高所導(dǎo)致的影響光纖到戶傳輸速率提升的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

以下結(jié)合具體附圖對本發(fā)明的實現(xiàn)進行詳細的描述：

圖1示出了本發(fā)明一實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，詳述如下：

如圖1所示，本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10包括發(fā)光模塊100、第一光處理模塊101、驅(qū)動模塊102、調(diào)制模塊103、波分復(fù)用模塊104、第二光處理模塊105、光電轉(zhuǎn)換模塊106以及放大模塊107。

其中，發(fā)光模塊100與第一光處理模塊101連接，第一光處理模塊101與調(diào)制模塊103連接，調(diào)制模塊103與驅(qū)動模塊102以及波分復(fù)用模塊104連接，波分復(fù)用模塊104與第二光處理模塊105以及光電轉(zhuǎn)換模塊106連接，光電轉(zhuǎn)換模塊106與放大模塊107連接，并且第一光處理模塊101、調(diào)制模塊103、波分復(fù)用模塊104、第二光處理模塊105以及光電轉(zhuǎn)換模塊106采用硅光子技術(shù)集成在同一硅基片上。

具體的，在發(fā)射端，發(fā)光模塊100發(fā)射激光波束至第一光處理模塊101，第一光處理模塊101將激光波束耦合至調(diào)制模塊103；驅(qū)動模塊102接收第一電訊號，并對第一電訊號進行放大處理后輸出至調(diào)制模塊103；調(diào)制模塊103根據(jù)激光波束將放大后的第一電訊號轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝还庥嵦?，并通過波分復(fù)用模塊104耦合至第二光處理模塊105，第二光處理模塊105對第一光訊號進行匹配處理后通過光纖輸出；

在接收端，第二光處理模塊105接收通過光纖傳輸?shù)牡诙庥嵦?，并對第二光訊號進行匹配處理后，通過波分復(fù)用模塊104耦合至光電轉(zhuǎn)換模塊106，光電轉(zhuǎn)換模塊106對第二光訊號進行光電轉(zhuǎn)換后輸出第二電訊號至放大模塊107，放大模塊107對第二電訊號進行放大處理后輸出。

需要說明的是，在本發(fā)明實施例中，驅(qū)動模塊102對第一電訊號進行放大處理的目的是為了提供足夠的信號幅度來驅(qū)動調(diào)制模塊103，以使得調(diào)制模塊103有效工作。

此外，第一光處理模塊101在將激光波束耦合至調(diào)制模塊103的過程中，首先需要改變發(fā)光模塊100發(fā)出的激光波束的光斑尺寸，例如增大或者減小激光波束的光斑，而調(diào)制模塊103根據(jù)激光波束將放大后的第一電訊號轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔兊牡谝还庥嵦枺⒔?jīng)波分復(fù)用耦合到與第一光處理模塊101反裝的第二光處理模塊105，且配合第二光處理模塊105對波分復(fù)用后的光訊號進行再處理，從而使得輸出的光訊號與光纖模式匹配，以便于通過光纖將信號傳輸至遠端設(shè)備；其中，第一光處理模塊101和第二光處理模塊105采用硅基波導(dǎo)實現(xiàn)。值得注意的是，與發(fā)射時相同，當(dāng)雙向光纖收發(fā)電路10接收光訊號時，第二光處理模塊105需要將通過光纖傳輸?shù)墓庥嵦柕墓獍咿D(zhuǎn)變成硅基波導(dǎo)的尺寸，以使得雙向光纖收發(fā)電路10在進行傳輸過程中與光纖模式匹配。

進一步地，光電轉(zhuǎn)換模塊106根據(jù)第二光訊號轉(zhuǎn)換的第二電訊號為電流信號，放大模塊107對該電流信號進行放大，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號后向外部設(shè)備輸出，以便于外部設(shè)備根據(jù)接收到的電壓信號進行數(shù)據(jù)處理。

此外，由于收發(fā)機的發(fā)射機和接收機是采用不同波長的光源，因此本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10采用波分復(fù)用的方法將發(fā)射機和接收機的激光波束耦合到光纖上，進而使得由本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10所制成的收發(fā)機可在一根光纖上實現(xiàn)高速訊號的轉(zhuǎn)換與傳輸，實現(xiàn)了光纖到戶的單光纖雙向收發(fā)。

由于硅光子技術(shù)是采用cmos工藝流程實現(xiàn)光子器件的集成，而cmos工藝流程的晶圓尺寸大、良率高，因此本發(fā)明實施例提供雙向光纖收發(fā)電路10通過將驅(qū)動模塊、所述調(diào)制模塊以及所述光電轉(zhuǎn)換模塊采用硅光子技術(shù)集成在同一硅基片上，能夠在保證大規(guī)模低成本應(yīng)用的同時，可有效實現(xiàn)光纖到戶的傳輸速率從2.5g/s到10g/s的提升；此外，cmos器件所需的偏置電壓低，采用cmos工藝制程的光子器件可以實現(xiàn)器件的低功耗運作，可有效降低光電傳輸過程中每比特的功耗。

進一步地，作為本發(fā)明一優(yōu)選實施方式，驅(qū)動模塊102與放大模塊107集成在硅基片上，具體的，驅(qū)動模塊102與放大模塊107可采用硅光子技術(shù)集成在硅基片上，也可以采用與該硅光子技術(shù)兼容的復(fù)合集成技術(shù)集成在該硅基片上，例如3d封裝技術(shù)。

需要說明的是，在現(xiàn)有技術(shù)中，采用iii-v族復(fù)合半導(dǎo)體制成的收發(fā)機中發(fā)射機與接收機是兩個分立的模組構(gòu)成的，并通過cob封裝方式，集成在一個pcb基板上，如此使得現(xiàn)有的收發(fā)機在工作時需要進行模組組裝，其組裝過程復(fù)雜，并且需要組裝費用，而本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10通過將第一光處理模塊101、驅(qū)動模塊102、調(diào)制模塊103、波分復(fù)用模塊104、第二光處理模塊105、光電轉(zhuǎn)換模塊以及放大模塊107集成在同一硅基片上，以此形成一個一體化的收發(fā)機芯片，使得由本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10所制成的收發(fā)機的發(fā)射機和接收機是一體合成的芯片，其集成度高、無需組裝、消除了發(fā)射機與接收機在組裝過程中的組裝成本，進一步降低了由雙向光纖收發(fā)電路10所制成的收發(fā)機的成本。

進一步地，作為本發(fā)明一優(yōu)選實施方式，發(fā)光模塊100集成在硅基片上，優(yōu)選的，發(fā)光模塊100為焊接在硅基片上的激光器。其中，將發(fā)光模塊100焊接在硅基片上，可進一步提高本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10的集成度，以此進一步的降低收發(fā)機在組裝過程中的組裝成本。當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，發(fā)光模塊100也可以是外接的激光器，此處所說的外接指的是無需將發(fā)光模塊100集成在硅基片上，即無需將發(fā)光模塊100與雙向光纖收發(fā)電路10中的其他模塊集成在一起。

進一步地，作為本發(fā)明一優(yōu)選實施方式，調(diào)制模塊103為采用硅光子技術(shù)制成的光電調(diào)制器，其中，該光電調(diào)制器在對光訊號進行調(diào)制時采用二進制調(diào)制技術(shù)。優(yōu)選的，光電調(diào)制器為正向偏置的pin二極管。

在本發(fā)明實施例中，采用硅光子技術(shù)制成的光電調(diào)制器作為調(diào)制模塊103，使得調(diào)制模塊103具有因cmos工藝流程所帶來的各種優(yōu)點，即本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10中的調(diào)制模塊103具有良率高且成本低的優(yōu)點。

此外，現(xiàn)有的收發(fā)機中的調(diào)制器普遍采用反向偏置的pin二極管來實現(xiàn)，雖然反向偏置的pin二極管能夠提供足夠的帶寬，便于實現(xiàn)高速的光電轉(zhuǎn)換，當(dāng)時其在需要提供足夠的光電調(diào)制度時，需要調(diào)制器的臂長有足夠的長度，如此將造成了調(diào)制器的損耗比較大，例如，目前反向偏置的調(diào)制器無論是耗盡型pn結(jié)調(diào)制器還是其他的調(diào)制器，其本征損耗都超過6db，再加上偏置在正交上的3db損耗，穿過調(diào)制器的光損耗大約9db。而對于需要高鏈路預(yù)算的應(yīng)用，如光纖到戶的無源光網(wǎng)絡(luò)而言，其鏈路預(yù)算為25db，現(xiàn)有的調(diào)制器則無法完成需要的鏈路預(yù)算的。本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10采用正向偏置的pin二極管作為調(diào)制模塊103，使得其在具有足夠的帶寬用于10gb/s的光電轉(zhuǎn)換的同時，可將整個調(diào)制器的損耗控制為5.4db；需要說明的是，利用正向偏置的pin二極管實現(xiàn)調(diào)制器的工作原理可參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。

進一步地，作為本發(fā)明一優(yōu)選實施方式，波分復(fù)用模塊為105光柵耦合器或者一分二的非對稱多模干涉分波器。

其中，在本發(fā)明實施例中，由于本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)電路10實現(xiàn)的是發(fā)射機與接收機在單一光纖上的雙向傳輸，因此可采用光柵耦合器或者一分二的非對稱多模干涉分波器所特有的波分復(fù)用方法將發(fā)射機和接收機耦合到同一光纖上，例如，發(fā)射機采用1550nm的波長，接收機采用1310nm的波長，在硅波導(dǎo)上，波分復(fù)用可以采用光柵耦合器或者1*2非對稱分波器(splitter)有效的實現(xiàn)1310nm/1550nm的波分復(fù)用。

進一步地，作為本發(fā)明一優(yōu)選實施方式，光電轉(zhuǎn)換模塊106為采用硅光子技術(shù)制成的光電二極管，例如，光電轉(zhuǎn)換模塊106可以是采用鍺硅技術(shù)制成的雪崩式二極管。

進一步地，作為本發(fā)明一優(yōu)選實施方式，其特征在于，驅(qū)動模塊102為采用硅光子技術(shù)或兼容工藝制成的驅(qū)動器，放大模塊107為采用硅光子技術(shù)或兼容工藝制成的跨阻放大器，其中，該兼容工藝指的是iii-v族半導(dǎo)體工藝。

進一步地，本發(fā)明還提供的一種雙向光纖收發(fā)機，該雙向光纖收發(fā)機包括雙向光纖收發(fā)電路10。需要說明的是，由于本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)機的雙向光纖收發(fā)電路10和圖1所示的雙向光纖收發(fā)電路10相同，因此，本發(fā)明實施例所提供的雙向光纖收發(fā)機中的雙向光纖收發(fā)電路10的具體工作原理，可參考前述關(guān)于圖1的詳細描述，此處不再贅述。

在本發(fā)明中，通過采用包括發(fā)光模塊、第一光處理模塊、驅(qū)動模塊、調(diào)制模塊、波分復(fù)用模塊、第二光處理模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊以及放大模塊的雙向光纖收發(fā)電路，其中，第一光處理模塊、調(diào)制模塊、波分復(fù)用模塊、第二光處理模塊以及光電轉(zhuǎn)換模塊采用硅光子技術(shù)集成在同一硅基片上，使得在發(fā)射端發(fā)光模塊發(fā)射激光波束至第一光處理模塊，第一光處理模塊將激光波束耦合至調(diào)制模塊，驅(qū)動模塊接收第一電訊號，并對第一電訊號進行放大處理后輸出至調(diào)制模塊，調(diào)制模塊根據(jù)激光波束將放大后的第一電訊號轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝还庥嵦枺⑼ㄟ^波分復(fù)用模塊耦合至第二光處理模塊，第二光處理模塊對第一光訊號進行匹配處理后通過光纖輸出；在接收端，第二光處理模塊接收通過所述光纖輸出的第二光訊號，并對第二光訊號進行匹配處理后，通過波分復(fù)用模塊耦合至光電轉(zhuǎn)換模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊對第二光訊號進行光電轉(zhuǎn)換后輸出第二電訊號至放大模塊，放大模塊對第二電訊號進行放大處理后，從而實現(xiàn)了采用硅光技術(shù)在一個光纖上實現(xiàn)高速訊號的轉(zhuǎn)換與傳輸，并且成本低、良率高，解決了現(xiàn)有收發(fā)機存在良率低、成本高，以及因成本高所導(dǎo)致的影響光纖到戶傳輸速率提升的問題。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。