低成本高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種低成本高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)，包括一個CFP光模塊、一段傳輸光纖、一個設(shè)置在系統(tǒng)接收終端前的半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)；所述半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)包括一個輸入分路器，至少一個半導(dǎo)體光放大器，至少一個輸出分路器；CFP光模塊的輸出端通過傳輸光纖接輸入分路器的輸入端；輸入分路器的各輸出端分別接一個半導(dǎo)體光放大器的輸入端，各半導(dǎo)體光放大器的輸出端分別接一個輸出分路器的輸入端；各輸出分路器的輸出端分別接系統(tǒng)接收端的一個接收終端。本實用新型可大大降低高速傳輸系統(tǒng)成本和功耗。
【專利說明】
低成本高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種光傳輸系統(tǒng)，尤其是一種低成本的光放大傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于IEEE 802.3ba標準的40Gbit/s/100Gbit/s CFP光收發(fā)模塊，適應(yīng)了如今數(shù)據(jù)中心日益增加的帶寬需求，同時降低通信系統(tǒng)的成本，有效地促進傳輸速率升級，從而使得骨干網(wǎng)充滿了活力。但是40G/100G CFP光模塊價格都非常昂貴，通常一個1km的100G CFP光模塊價格都在十幾萬。40km CFP光模塊的價格就更加昂貴了。
[0003]O波段(1260?1340nm)高速數(shù)據(jù)傳輸使得一度備受冷落的半導(dǎo)體光放大器重新回到人們的視覺中來。目前高速數(shù)據(jù)傳輸大多采用這一傳輸波段，一是因為這一波段的光器件比較便宜，另外高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x都比較短，一般只有幾公里到十幾公里。
[0004]目前40Gbit/s/100Gbit/s系統(tǒng)已經(jīng)逐步進入規(guī)?；逃秒A段，其光接口性能完全符合高速數(shù)據(jù)傳輸要求，對于城域網(wǎng)和短距離城際網(wǎng)應(yīng)用的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心距離能達到數(shù)十公里，客戶側(cè)40Gbit/s/100Gbit/s CFP光收發(fā)模塊因傳輸距離較短而受到限制，信號到達接收端時候由于功率較低，無法接收。這時必須增加放大器來提高接收功率。通常的解決方案就是像專利《一種采用半導(dǎo)體光放大器的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)》(CN104270200A)所提出的解決方案增加一個半導(dǎo)體光放大器，如圖la、圖1b和圖1c所示，每個傳輸線路均包括一個CFP光模塊1、傳輸光纖2、一個半導(dǎo)體光放大器3和一個接收機(即接收終端)4;
[0005]但是半導(dǎo)體光放大器有一個特點，商業(yè)化半導(dǎo)體光放大器輸出功率一般比較低(尤其是跟EDFA等其他類型的光放大器相比較)，即飽和輸出功率比較低，目前商業(yè)化的半導(dǎo)體激光器的飽和輸出功率只有1dBm左右，所以低輸出功率限制了它的使用場合，另外也增加了傳輸系統(tǒng)的成本，因為輸出功率低，所以正常情況下，如專利CN104270200A中的圖示可見，每個線路中都要配備一個CFP光模塊1、傳輸光纖2、一個半導(dǎo)體光放大器3和一個接收機4。眾所周知，100G高速數(shù)據(jù)傳輸目前剛剛進入起步階段，其中的光路器件都是比較昂貴的，尤其是涉及到昂貴的CFP光模塊，這一塊的成本是非常大的。所以用于功率放大和線路放大時候，半導(dǎo)體光放大器起到的放大作用還是極其有限的，而且無法實現(xiàn)多路共享。
[0006]半導(dǎo)體放大器的工藝特點限制和決定了其飽和輸出光功率很難提高。所以目前市場上很難買到大功率輸出的半導(dǎo)體光放大器。但是半導(dǎo)體光放大器的增益做的高一點并不是難事，因為增益可以通過加大注入電流密度來增加增益系數(shù)，還可以通過增加增益介質(zhì)的長度來增加增益。一般來說，增益為20?30dB的中等增益的半導(dǎo)體光放大器還是比較容易得到的。換句話說，采購這種中等增益的半導(dǎo)體光放大器比采購小增益的半導(dǎo)體光放大器并不會增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在上述應(yīng)用背景和光路器件的商用成本的前提下，本實用新型提供一種低成本高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)，通過在系統(tǒng)接收端配置一個半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)，根據(jù)接收終端的數(shù)目配置各個半導(dǎo)體光放大器的增益，這樣就可以大大節(jié)省系統(tǒng)建設(shè)成本:在一些多用戶高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，既省掉一些價格昂貴的CFP光模塊，也省掉了部分傳輸光纖，還減少了半導(dǎo)體光放大器的數(shù)量，而且相同的業(yè)務(wù)還可以分配到更多的用戶終端。這樣均攤了單用戶使用成本，使得高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)成本大大降低。本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種低成本高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)，包括一個CFP光模塊、一段傳輸光纖、一個設(shè)置在系統(tǒng)接收終端前的半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)；
[0009]所述半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)包括一個輸入分路器，至少一個半導(dǎo)體光放大器，至少一個輸出分路器；
[0010]CFP光模塊的輸出端通過傳輸光纖接輸入分路器的輸入端;輸入分路器的各輸出端分別接一個半導(dǎo)體光放大器的輸入端，各半導(dǎo)體光放大器的輸出端分別接一個輸出分路器的輸入端;各輸出分路器的輸出端分別接系統(tǒng)接收端的一個接收終端。
[0011]進一步地，所述半導(dǎo)體光放大器包括輸入光分路器、輸入隔離器、半導(dǎo)體光放大器件、輸出隔離器、輸出光分路器、輸入光檢測器、輸出光檢測器和主控制器；
[0012]輸入光分路器的輸入端接輸入光信號，主路輸出端通過輸入隔離器接半導(dǎo)體光放大器件的輸入端，次路輸出端通過輸入光檢測器接主控制器；
[0013 ]半導(dǎo)體光放大器件的輸出端通過輸出隔離器接輸出光分路器的輸入端;輸出光分路器的主路輸出端輸出放大后光信號，次路輸出端通過輸出光檢測器接主控制器；
[0014]主控制器接半導(dǎo)體光放大器件的控制端;主控制器監(jiān)測半導(dǎo)體光放大器輸入端和輸出端的光信號，對半導(dǎo)體光放大器件進行反饋控制。
[0015]本實用新型的優(yōu)點在于:針對高速數(shù)據(jù)傳輸場合，其傳輸距離并不遠，傳輸損耗并不大，本實用新型提出的半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)解決方案可以大大節(jié)省發(fā)射端的CFP光模塊數(shù)量和傳輸光纖數(shù)量和半導(dǎo)體光放大器數(shù)量，同時還可以增加接收端的用戶數(shù)量，這樣均攤了單用戶使用成本，使得高速傳輸系統(tǒng)成本大大降低。該方案同時節(jié)省了線路的總損耗和每一路的平均損耗，符合國家經(jīng)濟發(fā)展提出的節(jié)能減排的指導(dǎo)思想。
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)第一種傳輸線路示意圖。
[0017]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)第二種傳輸線路示意圖。
[0018]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)第三種傳輸線路示意圖。
[0019]圖4為現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)16個終端用戶接收的高速數(shù)據(jù)傳輸方案示意圖。
[0020]圖5為低增益半導(dǎo)體光放大器的增益譜示意圖。
[0021 ]圖6為中等增益半導(dǎo)體光放大器的增益譜示意圖。
[0022]圖7為本實用新型實施例中高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為本實用新型的半導(dǎo)體光放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0025]在一般的高速數(shù)據(jù)傳輸中，如果選用O波段CFP光模塊，配合使用的放大器通常要選用半導(dǎo)體光放大器。半導(dǎo)體光放大器一般是按照固定增益設(shè)計的。其增益譜如圖5和圖6所不。一般半導(dǎo)體光放大器有一個推薦電流值，在該驅(qū)動電流下，半導(dǎo)體光放大器工作在最佳工作狀態(tài)。圖5和圖6分別給出兩個半導(dǎo)體光放大器的增益和飽和輸出功率屬性。圖5中是一個增益為12dB，飽和輸出功率為IldBm的半導(dǎo)體光放大器。圖6中是一個增益為22dB，飽和輸出功率為I IdBm的半導(dǎo)體光放大器。
[0026]圖1給出專利申請CN104270200A中所描述的一種半導(dǎo)體光放大器在40G/100G高速傳輸中的應(yīng)用案例。圖1中描述的是高速信號經(jīng)過光纖傳輸后，信號功率下降，在接收機前增加一個增益為Gl的半導(dǎo)體光放大器放大后到接收機。在這種方案中，要實現(xiàn)40km的數(shù)據(jù)傳輸，光纖損耗一般達到14dB(1310nm波長光纖損耗為0.35dB/km)。到接收端的信號一般達到-lOdBm，如果CFP光模塊是4*25Gb/s的系統(tǒng)，每一路的入纖功率只有-16dBm。無法達到接收機的最小靈敏度要求;所以接收端必須需要配置一個增益為Gl的半導(dǎo)體光放大器(圖1中，Gl=12dB，飽和輸出功率IldBm)，使得進入接收機的信號可以達到接收要求。
[0027]圖4給出在16路用戶的情況下高速數(shù)據(jù)傳輸案例。如果按照上述專利申請中常規(guī)方案，就需要在發(fā)送端配置16個CFP光模塊，16段傳輸光纖，16個增益為Gl的半導(dǎo)體光放大器，才能實現(xiàn)16個用戶的高速數(shù)據(jù)傳輸。
[0028]本實用新型提出的低成本高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)，包括一個CFP光模塊1、一段傳輸光纖2、一個半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)3;半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)3設(shè)置在系統(tǒng)接收端的接收終端4前；
[0029]半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)3包括一個分光比為1:N的輸入分路器31，N個半導(dǎo)體光放大器32，N個分光比為1:M的輸出分路器33;N，M通常是偶數(shù);也就是說輸入分路器31和輸出分路器33可以是根據(jù)實際使用要求而配置的1:2，1:4，1:8，1:16等等的分路器；
[0030]圖7中，CFP TXl代表CFP光模塊I (CFP光模塊I是一個光收發(fā)模塊)，DMUXlIN代表輸入分路器31，G2，I至G2，4代表四個半導(dǎo)體光放大器32，DMUX1UT至DMUX40UT代表四個輸出分路器33 ； CFP光模塊I的輸出端通過傳輸光纖2接輸入分路器31的輸入端;輸入分路器31的各輸出端分別接一個半導(dǎo)體光放大器32的輸入端，各半導(dǎo)體光放大器32的輸出端分別接一個輸出分路器33的輸入端;各輸出分路器33的輸出端分別接系統(tǒng)接收端的一個接收終端4。圖7中的接收終端4有16個，分別是RXl，I——RX4，4;
[0031]在本方案中，發(fā)射端只需要I個CFP光模塊，I段傳輸光纖，接收端由16個半導(dǎo)體光放大器更換為一個半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)3。該子系統(tǒng)的構(gòu)成為:1個1:4的輸入分光器31，4個增益為G2的半導(dǎo)體光放大器32，4個1:4的輸出分光器33。在這個案例中，半導(dǎo)體光放大器32的增益G2可以配置為22dB，或者其他類似中高增益，飽和輸出功率為IldBm(圖6)。這樣就可以實現(xiàn)圖4所示的16路接收終端的高速數(shù)據(jù)傳輸。
[0032]比較圖4和圖7的實施案例，本實用新型采用了4個中等增益的半導(dǎo)體光放大器，但是節(jié)省了 15個CFP光模塊，15段傳輸光纖等價格昂貴的設(shè)備，而且節(jié)省了 12個半導(dǎo)體光放大器。也就是用4個G2增益的半導(dǎo)體光放大器代替了 16個Gl增益的半導(dǎo)體光放大器。該方案只是增加了5個1:4分光器，而通常這種無源的分光器價格都比較低廉。
[0033]所述半導(dǎo)體光放大器32如圖8所示，包括輸入光分路器321、輸入隔離器322、半導(dǎo)體光放大器件323、輸出隔離器324、輸出光分路器325、輸入光檢測器326、輸出光檢測器327和主控制器328;
[0034]輸入光分路器321的輸入端接輸入光信號，主路輸出端通過輸入隔離器322接半導(dǎo)體光放大器件323的輸入端，次路輸出端通過輸入光檢測器326接主控制器328;半導(dǎo)體光放大器件323的輸出端通過輸出隔離器324接輸出光分路器325的輸入端;輸出光分路器325的主路輸出端輸出放大后光信號，次路輸出端通過輸出光檢測器327接主控制器328;主控制器328接半導(dǎo)體光放大器件323的控制端;主控制器328監(jiān)測半導(dǎo)體光放大器32輸入端和輸出端的光信號，對半導(dǎo)體光放大器件323進行反饋控制。
[0035]實施過程中，半導(dǎo)體光放大器32都需要工作在線性區(qū)。
[0036]本方案在節(jié)省成本的同時，又是一個低功耗方案。不僅節(jié)省了發(fā)送端CFP光模塊的數(shù)量，減小發(fā)送端功率損耗。同時節(jié)省了接收端的半導(dǎo)體光放大器的數(shù)量。也降低了接收端的功率損耗。自然傳輸系統(tǒng)總功耗大大下降。
[0037]上述實施方案中作為與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的對比選用了相同增益的半導(dǎo)體光放大器G2。但是在實際實施過程中，并不需要每路半導(dǎo)體光放大器配置相同增益，可根據(jù)輸出接收終端的的接收功率范圍選擇最佳增益的半導(dǎo)體光放大器。
[0038]以上所述僅為本實用新型的一個具體實施案例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低成本高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)，其特征在于，包括一個CFP光模塊(1)、一段傳輸光纖(2)、一個設(shè)置在系統(tǒng)接收終端(4)前的半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)(3); 所述半導(dǎo)體光放大器陣列子系統(tǒng)(3)包括一個輸入分路器(31)，至少一個半導(dǎo)體光放大器(32)，至少一個輸出分路器(33); CFP光模塊(1)的輸出端通過傳輸光纖(2)接輸入分路器(31)的輸入端；輸入分路器(31)的各輸出端分別接一個半導(dǎo)體光放大器(32)的輸入端，各半導(dǎo)體光放大器(32)的輸出端分別接一個輸出分路器33的輸入端;各輸出分路器33的輸出端分別接系統(tǒng)接收端的一個接收終端(4)。2.如權(quán)利要求1所述的低成本高速數(shù)據(jù)傳輸放大系統(tǒng)，其特征在于: 所述半導(dǎo)體光放大器(32)包括輸入光分路器(321)、輸入隔離器(322)、半導(dǎo)體光放大器件(323)、輸出隔離器(324)、輸出光分路器(325)、輸入光檢測器(326)、輸出光檢測器(327)和主控制器(328); 輸入光分路器(321)的輸入端接輸入光信號，主路輸出端通過輸入隔離器(322)接半導(dǎo)體光放大器件(323)的輸入端，次路輸出端通過輸入光檢測器(326)接主控制器(328); 半導(dǎo)體光放大器件(323)的輸出端通過輸出隔離器(324)接輸出光分路器(325)的輸入端;輸出光分路器(325)的主路輸出端輸出放大后光信號，次路輸出端通過輸出光檢測器(327)接主控制器(328); 主控制器(328)接半導(dǎo)體光放大器件(323)的控制端； 主控制器(328)監(jiān)測半導(dǎo)體光放大器(32)輸入端和輸出端的光信號，對半導(dǎo)體光放大器件(323)進行反饋控制。
【文檔編號】H04B10/291GK205490555SQ201620191256
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】遲榮華
【申請人】無錫市中興光電子技術(shù)有限公司