吉比特无源光网络用光模块的研究

论文摘要

随着经济与信息化技术的发展,信息与数据的流通量日益增大。高速的通信传输手段及接入网技术成为全球通信运营商及通信设备制造商的关注热点,也是当今世界的技术发展前沿话题。无源光网络(PON,Passive Optical Network)技术作为一种高速高效的通信手段应运而生,其中吉比特无源光网络(GPON,Gigabit Passive Optiacal Network)技术更凭借其高带宽、全业务接入和强大的运行维护管理能力成为各国光网络建设的首选。吉比特无源光网络单元(GPON ONU,Gigabit Passive Optical Network Unit)光模块作为光纤接入网中的用户终端设备的核心器件,其性能的优劣决定了整个通信系统的工作稳定性。本文针对GPON ONU光模块展开研究,主要内容包括GPON ONU光模块的发射端设计、ONU光模块的接收端设计及数字诊断监测功能研究等。在GPON ONU光模块发射端方面,进行了激光器驱动电路、光功率开环与闭环控制方式的分析,着重论述了两个重要参数—光功率与消光比的温度补偿方式,并对此提出了全新的温补算法。在GPON ONU光模块接收端方面,重点进行了APD反向偏压供给电路的优化、均衡器电路的设计及调试、以及接收信号强度监测电路的设计及调试。在数字诊断监测功能的研究方面,实现了光模块各项参数的监测与诊断。本论文的研究工作不仅使GPON ONU光模块在高低温时性能指标的不稳定性得到大大的改善,还可以使GPON ONU光模块的制造成本大幅降低,为光纤到户网络的建设与发展打下了很好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 本课题研究的背景及意义
• 1.2.1 本课题的研究背景
• 1.2.2 本课题的研究意义
• 1.3 无源光网络的发展及GPON 在国内外的应用现状
• 1.3.1 无源光网络的发展
• 1.3.2 GPON 在国外的应用现状
• 1.3.3 GPON 在国内的应用现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 GPON ONU 光组件
• 2.1 GPON ONU 光模块总述
• 2.2 光组件（OSA）
• 2.2.1 组件发射端（TOSA）
• 2.2.2 组件接收端（ROSA）
• 2.3 本章小结
• 第3章 GPON ONU 光模块发射端
• 3.1 发射端概述
• 3.1.1 发射端工作原理
• 3.1.2 重要的发射端指标
• 3.2 LD 驱动电路
• 3.2.1 单端驱动与差分驱动的电路配置
• 3.2.2 单端驱动充、放电
• 3.3 光功率控制方式及补偿算法
• 3.3.1 开环光功率控制
• 3.3.2 闭环光功率控制
• 3.3.3 光功率补偿算法
• 3.4 消光比温补算法
• 3.4.1 热敏电阻补偿法
• 3.4.2 温补曲线查表法
• 3.5 突发功能
• 3.5.1 ONU 突发性能的概述
• 3.5.2 突发控制端电平
• 3.5.3 突发注册时激光器电流信号的建立
• 3.6 本章小结
• 第4章 GPON ONU 光模块接收端
• 4.1 接收端概述
• 4.1.1 接收端工作原理
• 4.1.2 重要接收端指标
• 4.2 APD 升压电路的研究与设计
• 4.2.1 升压电路设计原理
• 4.2.2 升压电路工作原理
• 4.3 APD 最佳偏压点的设置
• 4.4 均衡器电路的研究与设计
• 4.4.1 均衡前后的电信号分析
• 4.4.2 RC 均衡电路的频响特性
• 4.5 接收信号强度监测电路的研究与设计
• 4.5.1 光电流监测电路的模型
• 4.5.2 芯片式光电流监测电路（MAX4007）
• 4.5.3 低成本的光电流监测电路
• 4.6 告警与去告警
• 4.7 本章小结
• 第5章 GPON ONU 光模块数字诊断监测
• 5.1 数字诊断功能的用途
• 5.1.1 模块寿命预测
• 5.1.2 故障定位
• 5.1.3 兼容性验证
• 5.2 参数监控的细节
• 5.2.1 温度因素
• 5.2.2 电压因素
• 5.2.3 偏置电流因素
• 5.2.4 输出与输入光功率因素
• 5.3 校准常数
• 5.3.1 内部校准
• 5.3.2 外部校准
• 5.4 报警和警告门限
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 TE 补偿表
• 附录2 消光比补偿表
• 硕士学位论文完成期间所取得的成果
• 致谢