具体实施方式

在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

<第一实施例>

参阅图1，本发明光接收装置1的一实施例适用于一光通信系统10。该光通信系统10包括一光发射装置2及一光纤3。该光发射装置2用来发射出一多阶脉冲幅度调制(PAM-N)的光信号Ls，并将该光信号Ls经由该光纤3传送至该光接收装置1。该光信号Ls为一至少四阶的多阶脉冲幅度调制信号。在本实施例中，举该光信号Ls为一四阶脉冲幅度调制信号为例，但不限于此。

本实施例的该光接收装置1包含一转换模块11、一信号产生模块12、一控制模块13，及一多阶脉冲振幅解调器14。

该转换模块11用于接收来自该光纤3的该光信号Ls，并将该光信号Ls进行光电转换及放大，以产生一光电流Pc。在本实施例中，该转换模块11包括一半导体光放大器111、一光带通滤波器112，及一光检测器113(photodetector)。

该半导体光放大器111用于接收该光信号Ls，及接收一可变的控制信号Cs。该半导体光放大器111根据该控制信号Cs调整自身的一增益，并将该光信号Ls进行放大，以产生一放大光信号La。该半导体光放大器111的该增益作为该转换模块11的一增益。详细来说，该半导体光放大器111的一驱动电流随该控制信号Cs的变化而改变，而该半导体光放大器111的该增益随该驱动电流的变化而改变。进一步参阅图2，其说明在不同驱动电流情况下，该半导体光放大器111的该增益与该光信号Ls的输入功率间的关系。由图2可知，若需较大(较小)的该半导体光放大器111的该增益，则根据该控制信号Cs将该驱动电流增加(减小)。

该光带通滤波器112耦接该半导体光放大器111以接收该放大光信号La，并将该放大光信号La进行带通滤波，以产生一滤波光信号Lf。详细来说，该光带通滤波器112用来供所预检测的波长的光信号通过，并滤除其他非要检测的波长的光信号。

该光检测器113耦接该光带通滤波器112以接收该滤波光信号Lf，并将该滤波光信号Lf进行光电转换为该光电流Pc。

该信号产生模块12接收一指示一预定输出电压摆幅(output voltage swing)的输入信号Si，及电连接该转换模块11的该光检测器113以接收该光电流Pc。该信号产生模块12提供一指示自身的一总增益的增益信号Gs。该信号产生模块12根据该输入信号Si对该光电流Pc进行转阻及放大，以产生一电压信号Vs，并根据该光电流Pc产生一指示一相关于该光信号Ls的平均光功率的测量信号Ms。该测量信号Ms作为该光接收装置1的一接收信号强度指标(Received Signal Strength Indication，RSSI)。该电压信号Vs为一至少四阶的多阶脉冲幅度调制信号。在本实施例中，该电压信号Vs为一四阶脉冲幅度调制信号，但不限于此。该信号产生模块12包括一功率检测器121、一转阻放大器122、一可变增益放大器123，及一自动增益控制器124。

该功率检测器121电连接该光检测器113以检测该光电流Pc，并据以产生该测量信号Ms。

该转阻放大器122电连接该光检测器113以接收该光电流Pc，并将该光电流Pc进行转阻及放大，以产生一放大电压信号Va。

该可变增益放大器123接收一指示一可变增益的增益控制信号Ac，且电连接该转阻放大器122以接收该放大电压信号Va。该可变增益放大器123根据该增益控制信号Ac将自身的一增益调整为该可变增益，并将该放大电压信号Va进行放大，以产生该电压信号Vs。

该自动增益控制器124接收该输入信号Si，且电连接该可变增益放大器123以接收该电压信号Vs。该自动增益控制器124提供该增益信号Gs，且该增益信号Gs所指示的该总增益为该转阻放大器122及该可变增益放大器123的增益总和(于此，该自动增益控制器124预先存储有该转阻放大器122的增益，且该转阻放大器122的增益为定值)。该自动增益控制器124将该电压信号Vs的一电压摆幅及该输入信号Si所指示的该预定输出电压摆幅进行比较，以根据比较的结果调整及产生该增益控制信号Ac，并将该增益控制信号Ac输出至该可变增益放大器123。举例来说，当该电压信号Vs的该电压摆幅小于该预定输出电压摆幅时，该自动增益控制器124将该增益控制信号Ac的该可变增益提升，进而该可变增益放大器123的该增益受该增益控制信号Ac的控制而随之增加，使得该电压信号Vs的该电压摆幅逐渐调整至等于该预定输出电压摆幅，以确保该电压信号Vs的输出大小符合后级电路的需求。

该控制模块13电连接该转换模块11的该半导体光放大器111及该信号产生模块12的该功率检测器121与该自动增益控制器124。该控制模块13用于接收该输入信号Si并输出至该自动增益控制器124，且还接收分别来自该自动增益控制器124及该功率检测器121的该增益信号Gs及该测量信号Ms。该控制模块13至少根据该输入信号Si、该增益信号Gs及该测量信号Ms产生并输出该控制信号Cs至该半导体光放大器111，以调整该转换模块11的该半导体光放大器111的该增益，以致该转换模块11的一动态范围(Dynamic Range)随该半导体光放大器111的该增益的变化而改变。

详细来说，该控制模块13是根据该输入信号Si、该增益信号Gs、该测量信号Ms，及一相关于该光检测器113的光电转换的光响应度，取得一用以判断该转换模块11的该半导体光放大器111是否操作在一饱和区的消光比(extinction ratio)，并将该消光比与一预设临界值进行比较，以根据比较的结果调整及产生该控制信号Cs，以致当该消光比小于该预设临界值时(即，代表该半导体光放大器111操作在该饱和区而非一线性区，如此会导致该放大光信号La的眼图变形，进而影响后级电路解调的准确度)，该半导体光放大器111的该增益受该控制信号Cs控制而降低，使得经调整后的该消光比大于或等于该预设临界值，以使该半导体光放大器111操作在该线性区。该消光比可由下式(1)获得：

其中，参数ER是该消光比，参数Pavg相关于该测量信号Ms与该光响应度的一比值，参数Oma相关于该输入信号Si与该增益信号Gs的一比值。

该多阶脉冲振幅解调器14电连接该可变增益放大器123以接收该电压信号Vs，并将该电压信号Vs进行解调，以产生一数据输出Do。

参阅图3及图4，图3说明在该半导体光放大器111的该增益为定值时，该数据输出Do的一误码率(Bit Error Rate，BER)与该光信号Ls的输入功率(其取决于该光纤3的损耗)间的关系。图4说明在该半导体光放大器111的该增益为定值时，该消光比ER与该光信号Ls的输入功率间的关系。图3中，该误码率小于等于一预定误码率临界值Pb时，该光通信系统10具有较佳的链路性能，且优选的在各种光纤传输距离上最大化该光接收装置1的动态范围(即，该转换模块11的该动态范围，图3符号DR所示)。由于对较小的该光信号Ls的输入功率(即，Q点之前)而言，该数据输出Do的该误码率是受限于该光通信系统10的噪声，而对于较大的该光信号Ls的输入功率(即，Q点之后)，该光通信系统10的链路性能会变差，且该数据输出Do的该误码率受限于该半导体光放大器111所引起的非线性失真(即，该半导体光放大器111操作在该饱和区)。因此，可以通过调整该半导体光放大器111操作于非线性失真的起点位置(即，Q点)来取得最佳链路性能的该光信号Ls的输入功率范围，以最大化该光接收装置1的该动态范围DR。又，如图4所示，对于该放大光信号La的线性操作，由于较小的该光信号Ls的输入功率(即，Q点之前)对应到的该半导体光放大器111的该增益为线性变化，因此该消光比ER保持恒定。然而，对于较大的该光信号Ls的输入功率(即，Q点之后)，由于该半导体光放大器111的该增益逐渐变为非线性(即，该半导体光放大器111操作在该饱和区)，使得该消光比ER开始小于该预设临界值。因此，本发明该光接收装置1通过判断该消光比ER是否小于该预设临界值(即，图4符号Pt所示)，以确定该半导体光放大器111是否操作在该线性区，并于该消光比ER小于该预设临界值Pt时，将该半导体光放大器111的该增益降低(即，将该半导体光放大器111的该驱动电流减小)，使得该半导体光放大器111操作于非线性失真的起点位置Q随之延后，以致该转换模块11的该动态范围随之增加，使得该光信号Ls可经由该光纤3传输的距离较不受限，以提升链路传输性能。

参阅图5及图6，图5、图6分别与图3、图4的差异在于，该半导体光放大器111的该增益非定值。从图5及图6的模拟示意图可知，当该光信号Ls的输入功率大于一第一输入功率Q1时，该消光比ER开始小于该预设临界值Pt。因此，该控制模块13将该半导体光放大器111的该增益降低，使得该半导体光放大器111持续操作于该线性区，且该半导体光放大器111由操作于该线性区转为该饱和区的起点位置随之从该第一输入功率Q1的所在位置延后至一第二输入功率Q2的所在位置，进而该转换模块11的一动态范围DR’跟着增加，如此本发明光接收装置1确实具有优选链路性能。

需补充说明的是，在其他实施例中，该光接收装置1还包括一电连接在该多阶脉冲振幅解调器14与该控制模块13间的估算模块(图未示)。该估算模块根据该数据输出Do产生一估测信号(其相关于该光信号Ls的一误码率及一信噪比(Signal-to-noise ratio，SNR)中的一者)并输出至该控制模块13，以致该控制模块13还根据该估测信号调整该控制信号Cs。

<第二实施例>

参阅图7，本发明光接收装置1的第二实施例与该第一实施例相似，二者不同之处在于，该第二实施例中：(1)以一转换模块11a取代该第一实施例中的该转换模块11(见图1)，该转换模块11a包括一光电转换器114及一偏压产生器115；及(2)该功率检测器121是电连接该光电转换器114而非该光检测器113(见图1)。

该光电转换器114接收一偏压电压Vb，且用于接收来自该光纤3的该光信号Ls。该光电转换器114根据该偏压电压Vb调整自身的一增益(例如，当该偏压电压Vb增加，则该光电转换器114的该增益随之增加)，并将该光信号Ls进行光电转换及放大，以产生该光电流Pc。在本实施例中，该光电转换器114的该增益作为该转换模块11a的一增益。该光电转换器114由一雪崩光电二极管所制成。

该偏压产生器115电连接在该光电转换器114与该控制模块13之间，接收来自该控制模块13的该控制信号Cs，并根据该控制信号Cs调整及产生该偏压电压Vb，且将该偏压电压Vb输出至该光电转换器114。

需说明的是，该控制模块13至少根据该输入信号Si、该增益信号Gs、该测量信号Ms，及一相关于该光电转换器114的光电转换的光响应度取得该消光比ER，且公式(1)中，参数Pavg相关于该测量信号Ms、该光响应度，及该光电转换器114的该增益。该第二实施例的该光接收装置1的操作与该第一实施例的该光接收装置1的作动相似，故于此不再赘述。

<第三实施例>

参阅图8，本发明光接收装置1的第三实施例用于另一光通信系统，该另一光通信系统为一波长分波多工(Wavelength Division Multiplexing，WDM)传输系统。该第三实施例与该第一实施例相似，二者不同之处在于，该第三实施例中：(1)该光信号Ls具有多个各自为一至少四阶的多阶脉冲幅度调制信号(在本实施例中，举每一多阶脉冲幅度调制信号为一四阶脉冲幅度调制信号为例，但不限于此)；(2)多个光电流部分Pc1～Pcn组成该光电流Pc(见图1)，多个增益信号部分Gs1～Gsn组成该增益信号Gs(见图1)，多个测量信号部分Ms1～Msn组成该测量信号Ms，多个电压信号部分Vs1～Vsn组成该电压信号Vs；(3)多个输入信号部分Si1～Sin组成该输入信号Si(见图1)，所述多个输入信号部分Si1～Sin分别指示多个预定输出电压摆幅部分，所述多个预定输出电压摆幅部分组成该输入信号Si所指示的该预定输出电压摆幅；(4)以一转换模块11b、一信号产生模块12a分别取代该第一实施例中的该转换模块11、该信号产生模块12(见图1)；及(5)还包含多个多阶脉冲振幅解调器14及一估算模块15。

在本实施例中，该转换模块11b包括一半导体光放大器116、一解多工器117，及多个光检测器118。需说明的是，由于该半导体光放大器116的作动与图1的该半导体光放大器111相似，故于此不再赘述。

该解多工器117耦接该半导体光放大器116以接收该放大光信号La，并将该放大光信号La进行解多工，以产生多个分别相关于该光信号Ls的所述多个多阶脉冲幅度调制信号的调整光信号L1～Ln。

所述多个光检测器118耦接该解多工器117以分别接收所述多个调整光信号L1～Ln，并分别将所述多个调整光信号L1～Ln进行光电转换为相对应的所述多个光电流部分Pc1～Pcn。

在本实施例中，该信号产生模块12a包括多个信号产生单元125。需说明的是，由于每一信号产生单元125的细节元件结构及其作动与图1的该信号产生模块12相似，故于此仅举最上方的该信号产生单元125为例进行简单说明。

该信号产生单元125电连接该控制模块13以接收所对应的该输入信号部分Si1，及电连接所对应的该光检测器118以接收所对应的该光电流部分Pc1。该信号产生单元125提供所对应的该增益信号部分Gs1，且根据所对应的该输入信号部分Si1对所对应的该光电流部分Pc1进行放大，以产生所对应的该电压信号部分Vs1，并根据所对应的该光电流部分Pc1产生该指示所对应的该光电流部分Pc1的平均光功率的测量信号部分Ms1。

所述多个多阶脉冲振幅解调器14分别电连接所述多个信号产生单元125以分别接收所述多个电压信号部分Vs1～Vsn，并将所述多个电压信号部分Vs1～Vsn分别进行解调，以分别产生多个数据输出Do1～Don。

该估算模块15电连接该控制模块13，及电连接所述多个多阶脉冲振幅解调器14以接收所述多个数据输出Do1～Don，并根据所述多个数据输出Do1～Don产生一估测信号Es并输出至该控制模块13，以致该控制模块13还根据该估测信号Es调整该控制信号Cs。在本实施例中，该估测信号Es相关于该光信号Ls的该误码率及该信噪比中的一者。

需说明的是，该第三实施例的该光接收装置1的操作与该第一实施例的该光接收装置1的作动相似，故于此不再赘述。此外，该控制模块13调整该控制信号Cs的方式有：(1)至少根据所述多个输入信号部分Si1～Sin、所述多个增益信号部分Gs1～Gsn、所述多个测量信号部分Ms1～Msn，取得多个消光比来调整该控制信号Cs；(2)仅根据其中一信号产生单元125对应输出的该输入信号部分、该增益信号部分、该测量信号部分，及一对应的光响应度，取得该消光比来调整该控制信号Cs；(3)仅根据该估测信号Es调整该控制信号Cs；及(4)将方式(2)、(3)所得到的该消光比与该估测信号Es综合考量以调整该控制信号Cs，但不限于此。

综上所述，本发明光接收装置1通过自身内部的该信号产生模块12(12a)及该控制模块13相配合即可得知该(所述多个)半导体光放大器111(116)或该光电转换器114是否操作于该饱和区，且该控制模块13会对该(所述多个)半导体光放大器111(116)或该光电转换器114进行对应的增益控制以避免其操作在该饱和区的问题。如此一来，应用本发明光接收装置1的光通信系统可省略现有光通信系统中所需额外设置的该可调式光衰减器、该分光器及该光检测器。因此，应用本发明光接收装置1的光通信系统相较于现有光通信系统具有较小体积及较低成本。此外，通过调整该(所述多个)半导体光放大器111(116)或该光电转换器114的该增益，还可使该转换模块11(11a、11b)的该动态范围随之增加，使得该光信号Ls可经由该光纤3传输的距离较不受限，进而提升链路性能。

而以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。