使用低速光接收元件实现的高速光接收器及其实现方法技术

本发明专利技术提供使用低速光接收元件实现的高速光接收器及其实现方法，所述高速光接收器配置成通过使用所述光接收器中的与雪崩光电二极管（APD）一起配置的接收器电路扩大频率带宽，来接收传输速率比使用一般APD接收的光信号的传输速率高的光信号，其中，所述光接收器包括：所述APD；APD偏压控制电路；用于放大从所述APD接收的信号以具有低噪声的互阻抗放大器（TI A）；以及后置放大器。

High speed optical receiver using low speed optical receiving element and method of implementing the same

The present invention provides a light receiving element using low speed high speed optical receiver and its realization method, the high speed optical receiver is configured by using the optical receiver and avalanche photodiode (APD) receiver circuit configuration with wider frequency bandwidth, to receive the optical signal transmission rate than the transmission rate of the optical signal used in general APD received high among them, the optical receiver comprises a APD control circuit for APD bias voltage;; transimpedance amplifier amplifies the signal received from the APD with low noise (TI A); and a post amplifier.

【技术实现步骤摘要】
使用低速光接收元件实现的高速光接收器及其实现方法
本专利技术的实施方式涉及光学数据通信，尤其涉及具有使用低速光接收元件实现的高速光接收器的光传输系统和方法。
技术介绍
在传输系统中，已尝试最大化使用雪崩光电二极管（APD）的光接收器的接收灵敏度。充分确保所需的APD增益和带宽的APD用作传输系统中的APD。因此，当实现光接收器时，不需要担心APD的带宽。因此，现有的专利技术集中在用于最大化APD的特性的配置上。例如，技术包括用于APD偏压控制的配置，诸如用于控制APD的增益和用于提高接收的信号的信噪比（S/N）的APD偏压控制。其它技术包括补偿电路和APD偏压电路，补偿电路用于根据温度形成最佳APD偏压，采用通过将最佳APD电压存储在只读存储器（ROM）中来控制APD偏压的方法，使用热敏电阻搜索最佳APD偏压；APD偏压电路用于防止当大量的光输入至APD时由于光电转换中获得增益而造成的APD损坏。其它技术还包括使用APD的击穿电压的光电元件的校准。随着光传输系统的传输速率增大至10Gb/s或更大且智能设备的使用迅速增长，为了赶上流量增大的速度，最近已提高光传输网络的传输能力或传输速率。在光传输系统中，需要光接收器用于接收所发送的光信号。在需要长距离传输光的情况下或在需要大的光链路余量的情况下，光接收器使用通过放大光电转换后的信号来改善其特性的APD。在光接收器中，使用具有适于所需的传输速率的足够的带宽的APD，从而最大化APD的特性。难以赶上最近传输速率的增长且难以制造高速APD。期望具有克服这样的困难的光传输系统。
技术实现思路
本专利技术涉及使用低速光接收元件实现的高速光接收器及其实现方法，该高速光接收器配置成通过使用所述光接收器中的与雪崩光电二极管（APD）一起配置的接收器电路扩大频率带宽，来接收传输速率比使用一般APD接收的光信号的传输速率高的光信号，其中，所述光接收器包括：APD；APD偏压控制电路；用于放大从APD接收的信号以具有低噪声的互阻抗放大器（TIA）；以及后置放大器。本专利技术的优选实施方式的一方面通过添加频率特性补偿电路、使用在EPON或GPON中使用的低速APD（例如，在2.5Gb/s或低速传输中使用的APD），来提供10Gb/s的高速光接收器。本专利技术的优选实施方式的另一方面通过添加频率特性补偿电路和调节APD的偏压，来提供满足在用于10Gb/s的PON的光接收器中所需的接收灵敏度标准的高速光接收器。本专利技术的优选实施方式的另一方面通过诸如添加频率特性补偿电路、调剂APD的偏压、添加软件型最佳调节装置等的方法，来提供满足接收灵敏度标准的高速光接收器。根据本专利技术的优选实施方式的一方面，高速光接收器包括：APD，该APD作为光接收元件，用于接收以2.5Gb/s的速度或低速发送的光；TIA，该TIA用于放大通过所述APD转换成的电流；频率特性补偿电路，该频率特性补偿电路扩大频率带宽以接收以高速发送的信号；以及后置放大器，该后置放大器用于将所述信号放大至具有可在数字元件中使用的振幅的信号。根据本专利技术的优选实施方式的另一方面，使用2.5Gb/s的速度或低速的APD的高速光接收器的实现方法包括：测量来自一电路的增益和频率特性，其中，该电路包括：APD或PIN二极管，该APD或PIN二极管作为光接收元件，用于接收以2.5Gb/s的速度或低速发送的光；TIA，该TIA放置在APD或PIN二极管的下一端且放大转换成的电流以具有低噪声；以及后置放大器，该后置放大器用于将信号放大至具有可在数字元件中使用的振幅的信号；并且所述方法包括添加具有增益和频率带宽的频率特性补偿电路，在所述频率特性补偿电路中，当基于测量的增益和频率特性执行频率补偿时，以5Gb/s至10Gb/s的速率发送数据。根据本专利技术的优选实施方式的另一方面，高速光接收器通过调节APD的偏压和频率特性补偿电路的频率带宽而具有最佳的增益和频率带宽。根据本专利技术的优选实施方式的另一方面，提供一种高速光接收器，其中，优选地通过将附加电路置于用于放大从APD或PIN二极管接收的信号以具有低噪声的TIA和用于将信号放大成可用作数字信号的后置放大器之间、通过将附加电路置于TIA的后端、或通过将附加电路置于后置放大器的前端，来添加频率特性补偿电路。附图说明图1是根据优选实施方式的多个方面的使用APD的一般光接收器的框图；图2示出根据优选实施方式的多个方面的当2.5Gb/s的APD应用至用于10Gb/s的电路时的频率特性；图3示出根据优选实施方式的多个方面的当2.5Gb/s的APD应用至用于10Gb/s的电路时的频率特性、用于频率特性扩展的频率特性补偿电路的频率特性、和在频率特性补偿后的最终频率特性；图4是根据优选实施方式的多个方面的包括频率特性补偿电路的光接收器的框图；图5示出根据优选实施方式的多个方面的使用APD的偏压补偿频率特性的方法；图6示出根据优选实施方式的多个方面的用于测量接收灵敏度的基准光接收器的光特性；图7示出根据优选实施方式的多个方面的使用后置放大器的、包括2.5Gb/s的APD、10Gb/s的TIA和频率特性补偿电路的10Gb/s的光接收器的比特误码率（BER）特性。具体实施方式现将参照附图详细描述本专利技术的示例性实施方式。通常，使用APD的光接收器已用于提高接收灵敏度。较早的传输系统具有相对低的传输速率。最近的传输系统具有10Gb/s的传输速率。由于智能设备造成的流量的增加，最近已开发出40Gb/s的传输系统或100Gb/s的传输系统。然而，在客户端的40Gb/s或100Gb/s的传输系统中使用的光传输方法中，大部分传输系统基于10Gb/s的传输速率。因此，在光接收器中实际使用的光接收元件以10Gb/s的速率接收光信号。由于100Gb/s线路侧光接收器，即，用于长距离传输的光接收器，采用相干方法，因此光接收器不需要使用诸如APD的元件。迄今已商业化的APD的最大速度为10Gb/s。所有上述方法使用具有足够宽的APD带宽的电路，因此APD带宽在所需的传输速率方面对电路的设计没有影响。这是因为在现有的传输设备中所有的设计集中于获得最大性能。然而，由于随着光传输技术的发展，光传输技术甚至用于网络端，诸如光学用户应用，因此设备中的光接收元件的成本增加。因此，对于诸如10Gb/s的无源光网络（PON）的设备，用在光网络单元（ONU）中的光接收元件的成本高，这成为阻碍10Gb/s的PON引入的绊脚石。因此，如果通过使用低成本光接收元件实现可由10Gb/s的PON使用的光接收器的功能来降低光接收器的成本，则这将有利于引入处于初始阶段的高速、大容量的PON系统。同时，全世界已使用现有的GPON或EPON，由于使用大量的光接收元件，光接收元件的成本显著降低。用于10Gb/s传输的APD的应当受重视的一个特性为，APD的工作温度范围应为作为工业工作温度范围的-40℃至+85℃，以使APD用在用户终端中。然而，虽然正克服用于10Gb/s传输的APD的工作温度特性，但是不容易以与可用在10Gb/s的PON中的APD的产率一样高的产率大量生产用于10Gb/s传输的APD。这样的问题使得难以降低APD的成本。为了克服这样的问题，在本专利技术的优选实施方式中，已使用在EPON或G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接收光作为数据的高速光接收器，包括：雪崩光电二极管APD或PIN二极管，所述APD或PIN二极管作为光接收元件且接收以低速发送的光；互阻抗放大器TIA，所述TIA置于所述APD或PIN二极管的下一端且放大转换成的电流以具有低噪声；频率特性补偿电路，所述频率特性补偿电路扩大频率带宽以接收以高速发送的信号；以及后置放大器，所述后置放大器用于将通过所述频率特性补偿电路输出的信号放大至具有能够被数字元件使用的振幅的信号，其中，所述TIA的频率带宽宽于所述APD或PIN二极管的频率带宽，并且，所述APD或PIN二极管的增益大于所述TIA的增益。

【技术特征摘要】
2012.11.27 US 13/686,8821.一种用于接收光作为数据的高速光接收器，包括：雪崩光电二极管APD或PIN二极管，所述APD或PIN二极管作为光接收元件且接收以低速发送的光；互阻抗放大器TIA，所述TIA置于所述APD或PIN二极管的下一端且放大转换成的电流以具有低噪声；频率特性补偿电路，所述频率特性补偿电路扩大频率带宽以接收以高速发送的信号；以及后置放大器，所述后置放大器用于将通过所述频率特性补偿电路输出的信号放大至具有能够被数字元件使用的振幅的信号，其中，所述TIA的频率带宽宽于所述APD或PIN二极管的频率带宽，并且，所述APD或PIN二极管的增益大于所述TIA的增益。2.根据权利要求1所述的高速光接收器，其中，通过将附加电路置于用于放大从所述APD或PIN二极管接收的信号以具有低噪声的所述TIA和用于将信号放大成能够用作数字信号的所述后置放大器之间、通过将所述附加电路置于所述TIA的后端、或通过将所述附加电路置于所述后置放大器的前端，来配置所述频率特性补偿电路。3.根据权利要求1所述的高速光接收器，其中，所述高速光接收器通过同时执行使用所述频率特性补偿电路调节频率带宽和调节所述APD或PIN二极管的偏压，来调节频率带宽。4.根据权利要求1所述的高速光接收器，其中，所述频率特性补偿电路链接至计算机控制程序，以微调频率补偿的程度。5.根据权利要求1所述的高速光接收器，其中，所述TIA具有10Gb/s的数据传输速率。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐完锡，郭凤信，朴文秀，
申请(专利权)人：OE解决方案美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US