基于量子阱二极管器件的光通信网络结构及其控制方法

本发明涉及光通信，尤其涉及一种基于量子阱二极管器件的光通信网络结构及其控制方法。

背景技术：

1、光通信技术是通过控制led(light-emitting diode,发光二极管)的亮灭来实现信息的传输，当前最先进的可见光通信的传输速率可达到gb/s。传统的无线电信号传输设备存在很多局限性，例如价格昂贵、但效率不高，比如手机，在全球通过建立数百万个基站来增强手机传输信号，但是大部分能量却消耗在设备冷却上，能量有效利用效率只有5％。相比之下，光通信技术本质上是通过光信号来实现信息的传输，所需的传输设备只需要led，且不占用现有的频带资源，因而也就不会与现有的频段设备之间产生相互干扰，从而使得可见光通信方式具有良好的通信质量和保密性，且更加的绿色环保。光通信作为射频通信的备用方案越来越受到高校、研究机构的重视。但是，当前基于光通信技术形成的光通信装置的功能较为单一，从而限制了光通信技术领域的扩展。

2、因此，如何扩展光通信装置的功能，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于量子阱二极管器件的光通信网络结构及其控制方法，用于扩展光通信结构的功能，扩大光通信技术的应用领域。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于量子阱二极管器件的光通信网络结构，包括多个网络节点，所述网络节点包括：

3、光源，包括量子阱二极管器件，所述量子阱二极管器件能够向外界发射第一光信号，所述量子阱二极管能够接收来自于外界的第二光信号并将所述第二光信号转换为光生电流信号，所述第一光信号中携带有第一信息，所述第二光信号中携带有第二信息；

4、发射结构，与所述光源电连接，用于驱动所述光源中的所述量子阱二极管器件向外界发射所述第一光信号；

5、接收结构，与所述光源电连接，用于接收所述光生电流信号；

6、模式切换结构，用于调整所述发射结构和所述接收结构与所述光源的导通状态；

7、控制组件，连接所述发射结构、所述接收结构和所述模式切换结构，所述控制组件包括信息处理结构和组网协议结构，所述信息处理结构包括与所述发射结构电连接的发射处理电路、以及与所述接收结构电连接的接收处理电路，所述组网协议结构连接所述信息处理结构，且所述组网协议结构中存储有全部的所述网络节点的地址信息。

8、在一些实施例中，所述发射结构包括：

9、放大电路，包括单极性有源放大器，所述放大电路连接所述发射处理电路，用于将来自于所述发射处理电路的第一电信号转换为与所述量子阱二极管器件的线性区匹配的第一转换电信号；

10、偏置电路，连接所述放大电路和所述光源，用于向所述光源中的所述量子阱二极管器件传输二极管开启电压。

11、在一些实施例中，所述偏置电路为直流偏置电路；或者，

12、所述偏置电路包括多个nmos晶体管。

13、在一些实施例中，所述接收结构包括：

14、跨阻放大电路，连接所述光源，用于将所述光生电流信号转换为光生电压信号；

15、电压放大器，连接所述跨阻放大器，用于放大所述光生电压信号；

16、滤波器，连接所述电压放大器，用于对所述光生电压信号进行滤波处理；

17、电压比较器，连接所述滤波器，用于将经所述滤波处理的所述光生电压信号转换为数字信号并传输至所述接收处理电路。

18、在一些实施例中，所述模式切换结构包括多路复用器，所述多路复用器连接所述控制组件、所述发射结构和所述接收结构，用于根据所述控制组件的控制指令调整所述发射结构与所述光源的导通状态、并调整所述接收结构与所述光源的导通状态。

19、在一些实施例中，所述控制组件还包括：

20、电源结构，用于向所述光源、所述发射结构、所述接收结构和所述控制组件供电；

21、链路控制结构，连接所述模式切换结构，用于根据所述模式切换结构的选通状态，控制所述发射处理电路和所述接收处理电路的选通状态；

22、输入结构，用于接收所述第一信息；

23、输出结构，用于输出所述第二信息。

24、在一些实施例中，所述发射处理电路包括发射存储器、编码电路、调制电路和第一同步电路，所述发射存储器用于存储所述第一信息；所述编码电路连接所述发射存储器，用于对所述第一信息进行信源编码；所述调制电路连接所述编码电路，用于对经编码的所述第一信息进行调制处理；所述第一同步电路连接所述调制电路，用于识别每一帧的开始位置；

25、所述接收处理电路包括第二同步电路、接收存储器、解调电路和解码电路，所述第二同步电路用于提取每一帧的开始位置，以产生同步时钟；所述解调电路连接所述第二同步电路，用于对所述第二信息进行解调处理；所述解码电路连接所述解调电路，用于对所述第二信息进行解码处理；所述接收存储器用于存储经解码的所述第二信息。

26、在一些实施例中，所述调制电路对所述第一信息进行ook调制处理或者fsk调制处理；

27、所述解调电路对所述第二信息进行ook解调处理或者fsk解调处理。

28、在一些实施例中，所述组网协议结构中包括：

29、拓扑维护结构，连接所述信息处理结构，用于判断所述信息处理结构是否处于空闲状态，若否，则阻止外界信息再次进入所述控制组件；

30、路由存储结构，用于存储路由表，所述路由表中包括全部的所述网络节点、每个所述网络节点的所述地址信息、以及每个所述网络节点的编码格式；

31、封帧与解帧结构，用于将数据信号进行成帧处理或者解析处理。

32、为了解决上述问题，本发明还提供了一种如上所述的基于量子阱二极管器件的光通信网络结构的控制方法，包括如下步骤：

33、选择多个所述网络节点中的一个网络节点作为发射网络节点，并选择另一个网络节点作为目标接收网络节点；

34、传输所述第一信息至所述发射网络节点中的所述控制组件，并通过所述发射网络节点中的所述模式切换结构控制所述发射网络节点中的所述发射结构与所述光源导通；

35、所述发射网络节点自其内部的所述组网协议结构中获取所述目标网络节点的地址信息，且所述发射网络节点中的所述控制组件对所述第一信息进行处理之后传输至所述发射结构，所述发射网络节点中的所述控制组件根据所述目标网络节点的地址信息控制所述发射结构驱动所述光源发射携带有所述第一信息的所述第一光信号至所述目标网络节点；

36、所述目标网络节点中的所述光源接收来自于所述发射网络节点的所述第一光信号，并通过所述目标网络节点中的所述模式切换结构控制所述目标网络节点中的所述接收结构与所述光源导通。

37、本发明提供的基于量子阱二极管器件的光通信网络结构及其控制方法，通过设置多个网络节点构成光通信网络，且在每个所述网络节点中均设置光源、发射结构、接收结构、模式切换结构和控制组件，且所述控制组件中还存储有全部的网络节点的地址信息，从而使得光通信网络中的多个网络节点之间能够进行一对一(单播)的光通信或者一对多(广播)的光通信，从而扩展了光通信技术的应用领域。