[發明專利]基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置及方法

在審

• 申請號: 202110155913.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN113037391A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 江木生;鮑皖蘇;周淳;汪洋;汪翔;李家驥;張海龍;劉帆
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: H04B10/69
• 分類號: H04B10/69
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

1.一種基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置，包含用于探測光信號并將其轉換為電信號進行雪崩放大處理的雪崩光電二極管模塊，及雪崩光電二極管模塊提供直流偏執電壓的偏置電壓模塊，其特征在于，還包含：用于通過產生門控信號使雪崩光電二極管交替工作在線性模式與蓋革模式下的門控信號模塊，通過直流偏執電壓和門控信號共同作用來增加雪崩光電二極管蓋革工作模式下的增益以探測微弱光信號。

2.根據權利要求1所述的基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置，其特征在于，所述門控信號模塊包含用于接收外部參考時鐘光信號并將其轉換為外部參考時鐘電信號的時鐘信號光接收子模塊，用于依據外部參考時鐘電信號來調整系統時鐘以同步收發系統時鐘信號的信號時延子模塊，及用于產生與時鐘信號同步的門控信號的門控信號產生子模塊。

3.根據權利要求2所述的基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置，其特征在于，所述門控信號產生子模塊包含用于生成正弦波信號的鎖相環頻率合成電路，及用于對正弦波信號頻率和幅度進行整形放大處理的整形放大電路。

4.根據權利要求3所述的基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置，其特征在于，所述鎖相環頻率合成電路包含鎖相環芯片或FPGA或晶振，及與鎖相環芯片或FPGA或晶振電路連接的鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器。

5.根據權利要求1所述的基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置，其特征在于，還包含：用于抑制門控信號容性干擾噪聲的門控噪聲抑制電路。

6.根據權利要求5所述的基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置，其特征在于，所述門控噪聲抑制電路包含用于抑制點頻正弦波作為門控信號引起噪聲的濾波電路，其中，濾波電路包含帶阻濾波器和低通濾波器。

7.根據權利要求5所述的基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置，其特征在于，所述門控噪聲抑制電路包含用于抑制周期脈沖作為門控信號引起噪聲的自差分電路，其中，自差分電路包含分束器、延遲線及差分電路。

8.根據權利要求1或5所述的基于門控雪崩光電二極管的光通信接收裝置，其特征在于，還包含：用于對雪崩放大信號進行放大處理的放大器，及用于對放大處理后的電信號進行鑒別整形處理的整形電路。

9.一種基于門控雪崩光電二極管的光通信接收方法，其特征在于，基于權利要求1所述的光通信接收裝置實現，包含如下內容：

雪崩光電二極管在直流偏置電壓和門控信號共同作用下，使其反向電壓超出雪崩擊穿電壓，則雪崩光電二極管工作在蓋革模式，通過增大雪崩增益對入射的微弱光信號進行檢測并輸出雪崩信號。

10.根據權利要求9所述的基于門控雪崩光電二極管的光通信接收方法，其特征在于，門控信號為點頻正弦波或為周期脈沖，當門控信號為點頻正弦波時，利用帶阻濾波器將門控信號導致的點頻正弦波頻率及其高次諧波頻率濾除，通過低筒濾波器將截止頻率大于或等于帶阻濾波器最大阻帶頻率噪聲濾除；當門控信號為周期脈沖時，利用分束器將雪崩光電二極管輸出信號一分為二，其中一路信號延時處理，并通過合路器或差分放大器將兩路信號進行差分，將相鄰周期的門控噪聲相互抵消。