本發明屬于光纖通信技術領域，尤其涉及一種雙向光纖收發電路及雙向光纖收發機。
背景技術：
隨著互聯網技術的發展，光纖通信已成為現有互聯網的主要通信方式，而在光纖通信中，最為核心的是傳輸光訊號的收發機。其中，收發機的主要工作過程是：在發射端，發射機將電訊號轉變為光訊號并提供足夠的發射功率后，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變為電訊號，完成將電子信息通過光介質的傳輸過程。
目前，現有收發機中的光學器件的主要采用iii-v族復合半導體制作，而iii-v族半導體作為產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絡的傳輸而言，iii-v族光電器件有著明顯的性能優勢。然而，iii-v族復合半導體晶圓尺寸小，工藝流程復雜，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，高成本的收發機妨礙了其傳輸速率的提升。
綜上所述，現有收發機存在良率低、成本高，以及因成本高所導致的影響光纖到戶傳輸速率提升的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種雙向光纖收發電路及雙向光纖收發機，旨在解決現有收發機存在良率低、成本高，以及因成本高所導致的影響光纖到戶傳輸速率提升的問題。
本發明是這樣實現的，一種雙向光纖收發電路，包括發光模塊、第一光處理模塊、驅動模塊、調制模塊、波分復用模塊、第二光處理模塊、光電轉換模塊以及放大模塊；
所述發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制模塊連接，所述調制模塊與所述驅動模塊以及所述波分復用模塊連接，所述波分復用模塊與所述第二光處理模塊以及所述光電轉換模塊連接，所述光電轉換模塊與所述放大模塊連接，并且所述第一光處理模塊、所述調制模塊、所述波分復用模塊、所述第二光處理模塊以及所述光電轉換模塊采用硅光子技術集成在同一硅基片上；
在發射端，所述發光模塊發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制模塊；所述驅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制模塊；所述調制模塊根據所述激光波束將所述放大后的第一電訊號轉變為第一光訊號，并通過波分復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的第二光訊號，并對所述第二光訊號進行匹配處理后，通過所述波分復用模塊耦合至所述光電轉換模塊，所述光電轉換模塊對所述第二光訊號進行光電轉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。
本發明的另一目的還在于提供一種雙向光纖收發機，所述雙向光纖收發機包括上述的雙向光纖收發電路。
在本發明中，通過采用包括發光模塊、第一光處理模塊、驅動模塊、調制模塊、波分復用模塊、第二光處理模塊、光電轉換模塊以及放大模塊的雙向光纖收發電路，其中，第一光處理模塊、調制模塊、波分復用模塊、第二光處理模塊以及光電轉換模塊采用硅光子技術集成在同一硅基片上，使得在發射端發光模塊發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制模塊，驅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制模塊，調制模塊根據激光波束將放大后的第一電訊號轉變為第一光訊號，并通過波分復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，通過波分復用模塊耦合至光電轉換模塊，光電轉換模塊對第二光訊號進行光電轉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，從而實現了采用硅光技術在一個光纖上實現高速訊號的轉換與傳輸，并且成本低、良率高，解決了現有收發機存在良率低、成本高，以及因成本高所導致的影響光纖到戶傳輸速率提升的問題。
附圖說明
圖1是本發明一實施例所提供的雙向光纖收發電路的模塊結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
以下結合具體附圖對本發明的實現進行詳細的描述：
圖1示出了本發明一實施例所提供的雙向光纖收發電路的模塊結構，為了便于說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下：
如圖1所示，本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10包括發光模塊100、第一光處理模塊101、驅動模塊102、調制模塊103、波分復用模塊104、第二光處理模塊105、光電轉換模塊106以及放大模塊107。
其中，發光模塊100與第一光處理模塊101連接，第一光處理模塊101與調制模塊103連接，調制模塊103與驅動模塊102以及波分復用模塊104連接，波分復用模塊104與第二光處理模塊105以及光電轉換模塊106連接，光電轉換模塊106與放大模塊107連接，并且第一光處理模塊101、調制模塊103、波分復用模塊104、第二光處理模塊105以及光電轉換模塊106采用硅光子技術集成在同一硅基片上。
具體的，在發射端，發光模塊100發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制模塊103；驅動模塊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制模塊103；調制模塊103根據激光波束將放大后的第一電訊號轉變為第一光訊號，并通過波分復用模塊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，通過波分復用模塊104耦合至光電轉換模塊106，光電轉換模塊106對第二光訊號進行光電轉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，在本發明實施例中，驅動模塊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動調制模塊103，以使得調制模塊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制模塊103的過程中，首先需要改變發光模塊100發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，而調制模塊103根據激光波束將放大后的第一電訊號轉變為交變的第一光訊號，并經波分復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采用硅基波導實現。值得注意的是，與發射時相同，當雙向光纖收發電路10接收光訊號時，第二光處理模塊105需要將通過光纖傳輸的光訊號的光斑轉變成硅基波導的尺寸，以使得雙向光纖收發電路10在進行傳輸過程中與光纖模式匹配。
進一步地，光電轉換模塊106根據第二光訊號轉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，并將其轉換為電壓信號后向外部設備輸出，以便于外部設備根據接收到的電壓信號進行數據處理。
此外，由于收發機的發射機和接收機是采用不同波長的光源，因此本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10采用波分復用的方法將發射機和接收機的激光波束耦合到光纖上，進而使得由本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10所制成的收發機可在一根光纖上實現高速訊號的轉換與傳輸，實現了光纖到戶的單光纖雙向收發。
由于硅光子技術是采用cmos工藝流程實現光子器件的集成，而cmos工藝流程的晶圓尺寸大、良率高，因此本發明實施例提供雙向光纖收發電路10通過將驅動模塊、所述調制模塊以及所述光電轉換模塊采用硅光子技術集成在同一硅基片上，能夠在保證大規模低成本應用的同時，可有效實現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，作為本發明一優選實施方式，驅動模塊102與放大模塊107集成在硅基片上，具體的，驅動模塊102與放大模塊107可采用硅光子技術集成在硅基片上，也可以采用與該硅光子技術兼容的復合集成技術集成在該硅基片上，例如3d封裝技術。
需要說明的是，在現有技術中，采用iii-v族復合半導體制成的收發機中發射機與接收機是兩個分立的模組構成的，并通過cob封裝方式，集成在一個pcb基板上，如此使得現有的收發機在工作時需要進行模組組裝，其組裝過程復雜，并且需要組裝費用，而本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10通過將第一光處理模塊101、驅動模塊102、調制模塊103、波分復用模塊104、第二光處理模塊105、光電轉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機芯片，使得由本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10所制成的收發機的發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電路10所制成的收發機的成本。
進一步地，作為本發明一優選實施方式，發光模塊100集成在硅基片上，優選的，發光模塊100為焊接在硅基片上的激光器。其中，將發光模塊100焊接在硅基片上，可進一步提高本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10的集成度，以此進一步的降低收發機在組裝過程中的組裝成本。當然本領域技術人員可以理解的是，發光模塊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光模塊100集成在硅基片上，即無需將發光模塊100與雙向光纖收發電路10中的其他模塊集成在一起。
進一步地，作為本發明一優選實施方式，調制模塊103為采用硅光子技術制成的光電調制器，其中，該光電調制器在對光訊號進行調制時采用二進制調制技術。優選的，光電調制器為正向偏置的pin二極管。
在本發明實施例中，采用硅光子技術制成的光電調制器作為調制模塊103，使得調制模塊103具有因cmos工藝流程所帶來的各種優點，即本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10中的調制模塊103具有良率高且成本低的優點。
此外，現有的收發機中的調制器普遍采用反向偏置的pin二極管來實現，雖然反向偏置的pin二極管能夠提供足夠的帶寬，便于實現高速的光電轉換，當時其在需要提供足夠的光電調制度時，需要調制器的臂長有足夠的長度，如此將造成了調制器的損耗比較大，例如，目前反向偏置的調制器無論是耗盡型pn結調制器還是其他的調制器，其本征損耗都超過6db，再加上偏置在正交上的3db損耗，穿過調制器的光損耗大約9db。而對于需要高鏈路預算的應用，如光纖到戶的無源光網絡而言，其鏈路預算為25db，現有的調制器則無法完成需要的鏈路預算的。本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10采用正向偏置的pin二極管作為調制模塊103，使得其在具有足夠的帶寬用于10gb/s的光電轉換的同時，可將整個調制器的損耗控制為5.4db；需要說明的是，利用正向偏置的pin二極管實現調制器的工作原理可參考現有技術，此處不再贅述。
進一步地，作為本發明一優選實施方式，波分復用模塊為105光柵耦合器或者一分二的非對稱多模干涉分波器。
其中，在本發明實施例中，由于本發明實施例所提供的雙向光纖收發電路10實現的是發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用方法將發射機和接收機耦合到同一光纖上，例如，發射機采用1550nm的波長，接收機采用1310nm的波長，在硅波導上，波分復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1310nm/1550nm的波分復用。
進一步地，作為本發明一優選實施方式，光電轉換模塊106為采用硅光子技術制成的光電二極管，例如，光電轉換模塊106可以是采用鍺硅技術制成的雪崩式二極管。
進一步地，作為本發明一優選實施方式，其特征在于，驅動模塊102為采用硅光子技術或兼容工藝制成的驅動器，放大模塊107為采用硅光子技術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族半導體工藝。
進一步地，本發明還提供的一種雙向光纖收發機，該雙向光纖收發機包括雙向光纖收發電路10。需要說明的是，由于本發明實施例所提供的雙向光纖收發機的雙向光纖收發電路10和圖1所示的雙向光纖收發電路10相同，因此，本發明實施例所提供的雙向光纖收發機中的雙向光纖收發電路10的具體工作原理，可參考前述關于圖1的詳細描述，此處不再贅述。
在本發明中，通過采用包括發光模塊、第一光處理模塊、驅動模塊、調制模塊、波分復用模塊、第二光處理模塊、光電轉換模塊以及放大模塊的雙向光纖收發電路，其中，第一光處理模塊、調制模塊、波分復用模塊、第二光處理模塊以及光電轉換模塊采用硅光子技術集成在同一硅基片上，使得在發射端發光模塊發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制模塊，驅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制模塊，調制模塊根據激光波束將放大后的第一電訊號轉變為第一光訊號，并通過波分復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，通過波分復用模塊耦合至光電轉換模塊，光電轉換模塊對第二光訊號進行光電轉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，從而實現了采用硅光技術在一個光纖上實現高速訊號的轉換與傳輸，并且成本低、良率高，解決了現有收發機存在良率低、成本高，以及因成本高所導致的影響光纖到戶傳輸速率提升的問題。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。