Cfp光收發模塊的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種CFP光收發模塊，包括光發射單元、光接收單元、控制單元、數字診斷單元、供電單元、光接口單元和電接口單元，多組光發射組件將電信號轉換成光信號輸出到光波分復用器，經其合成一路光信號經光隔離器傳輸到光網絡系統，多組光接收組件將接收的光信號轉換成為電信號，經跨阻放大后轉化為電壓信號并傳到限幅放大電路和數據時鐘恢復電路，進行數據時鐘采樣并傳送到電接口單元輸出。本發明采用光集成方案進行合波和分波，減少了光纖繞纖及熔接的復雜性。發射光經過光波分復用器之后使用一個光隔離器，實現所有通道的抗反射要求，省去了光發射組件中的多個分離的光隔離器，大大簡化了CFP光收發模塊光路和結構的復雜性，降低了產品成本。
【專利說明】CFP光收發模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及光通信領域，尤其涉及一種CFP光收發模塊。
【背景技術】
[0002]數據中心以及商用網絡服務供貨商都正在加快采用40G/100G的連接與傳輸，以滿足多種業務，如線上視頻、游戲、點對點(P2P)以及社交網絡等推動的爆炸式的頻寬增長需求。目前，40G/100G CFP光收發模塊正在被廣泛地采納和部署，為更高頻寬的傳輸提供了最高效的解決方案。40G/100G CFP光收發模塊將滿足數據通信和電信級網絡對超高帶寬要求，可應用于長距離回程到數據中心間的傳輸設備中，如路由器、交換機和光傳輸設備等。其自身的記憶體和數字診斷功能讓其在光纖通信高速發展期間，得到了大批量的應用。
[0003]40G CFP光收發模塊為新一代超高速小型化封裝并行光模塊，提供四路1Gbps速率共40Gbps的傳輸速率，即4萬兆每秒，標準單模光纖可傳輸至1km距離，該模塊利用并行光器件耦合技術將傳統的4路萬兆單鏈路合并封裝到單個收發一體化模塊中，在保持小封裝低功耗的同時極大的擴展了傳輸帶寬，是下一代高速光傳輸設備中的核心模塊。如果每路的傳輸速率提高的25Gbps，則CFP光收發模塊可提供10Gbps的傳輸速率。
[0004]CFP封裝同時支持單模和多模光纖，適應各類速率、協議和鏈路長度，包括所有在IEEE 802.3ba工作組中完成的物理媒質相關(PMD)接口。對于40GbE，目標光接口包括100米的40Gbase-SR4和10公里的40Gbase_LR4 ;而10GbE則有三種PMD接口，100米的10Gbase-SRlO, 10 公里的 100Gbase_LR4 和 40 公里的 100Gbase_ER4。
[0005]40Gb/s CFP光收發模塊支持熱插拔，將滿足數據通信和電信級網絡對超高帶寬要求，可應用于長距離回程到數據中心間的傳輸設備中，如路由器、交換機和光傳輸設備等。40Gbit/s系統可以更有效地使用傳輸頻帶,頻譜效率較高；當40Gbit/s系統的成本降到lOGbit/s系統成本的2.5倍以下時，便可以實現大規模商用，從而降低傳輸成本；I個網元代替4個網元，可以減少OAM成本、復雜性以及備件數量；可以有效減少IP鏈路數量，提高節點的擴展性，改進核心網的效率和功能。
[0006]然而，現有的40Gb/s CFP光收發模塊中，用于實現合波和分波功能的元件太多，大量使用波分復用(WDM)器件使得模塊的成本較高，另外，也帶來光纖繞纖及光纖熔接的復雜性，不利于生產。另外，為滿足光信號抗反射要求，在每個光發射組件與系統合波元件之間均安裝有光隔離器，導致模塊復雜性和成本均較高，很有必要對此進行改進。
【發明內容】
[0007]本發明為了克服以上的不足，提出了一種CFP光收發模塊。
[0008]本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決:
一種CFP光收發模塊，包括光發射單元、光接收單元、控制單元、數字診斷單元、供電單元、光接口單元和電接口單元，控制單元與光發射單元、光接收單元、電接口單元連接，所述數字診斷單元與電接口單元連接，提供數字診斷信號到遠程通訊設備，所述光發射單元包括多組光發射組件、多組激光器驅動單元、數據時鐘恢復單元、光波分復用器和光隔離器，多組激光器驅動單元和數據時鐘恢復電路接收電接口單元輸入的多路電信號，進行調制放大處理，同時進行數據時鐘采樣和緩存處理，將電信號送入多組光發射組件，每個光發射組件將輸入的電信號轉換成光信號輸出到光波分復用器，經過光波分復用器后合成一路光信號經光隔離器傳輸到光網絡系統，所述光接收單元包括光波分解復用器、多組光接收組件、多組光探測器、多組限幅放大電路和數據時鐘恢復電路，光波分解復用器將所接收光信號分成多路光信號，分別傳輸至多組光接收組件，每組光接收組件將接收的光信號轉換成為電信號，電信號經過跨阻放大后轉化為電壓信號并傳到限幅放大電路和數據時鐘恢復電路，進行數據時鐘采樣和緩存處理，處理后的信號傳送到電接口單元輸出。
[0009]在本發明的一個實施例中，所述多組光發射組件為四組、所述多組激光器驅動單元為四組、所述多組光接收組件為四組，所述多組光探測器為四組，所述多組限幅放大電路為四組，所述多路電信號為四路，所述多路光信號為四路。
[0010]在本發明的一個實施例中，所述多組光發射組件為十組、所述多組激光器驅動單元為十組、所述多組光接收組件為十組，所述多組光探測器為十組，所述多組限幅放大電路為十組，所述多路電信號為十路，所述多路光信號為十路。
[0011]在本發明的一個實施例中，所述光發射單元還包括預加重電路，對電信號進行預加重處理，所述光接收單元還包括均衡器，對電信號進行均衡處理。
[0012]在本發明的一個實施例中，所述光發射組件采用直接調制激光器陣列，激光器陣列滿足粗波分復用波長間隔。
[0013]在本發明的一個實施例中，所述光接收組件采用PIN型光電探測器陣列，探測器陣列滿足粗波分復用波長間隔。
[0014]在本發明的一個實施例中，所述數字診斷單元包括邏輯控制與接口電路、A/D轉化器和D/A轉化器，邏輯控制與接口電路采集和處理模塊數據，并進行監控，邏輯控制與接口電路的內部存儲器存儲模塊信息和用戶信息。
[0015]傳統的CFP光收發模塊實現合波和分波功能的普遍的做法是使用八個WDM，這樣占用了很大的空間，不得不縮小PCB板空間，對電路設計和散熱、電磁干擾都有很大的影響。同時多個WDM相互熔接，也非常好不利于光反射的處理，并增加光路損耗。我們采用光集成方案進行合波和分波，通過一個光波分復用器將實現多路(如四路或十路)粗波分復用的發射光信號合成一路光信號。同時通過一個光波分解復用器將一路光信號分成四路粗波分復用的光信號。此方案大大減少了 WDM數量，降低了產品成本，減少了光纖繞纖及光纖熔接的復雜性，優化了產品工藝，使生產更為便捷。
[0016]在減小回波損耗的措施上，本發明通過在發射光載波經過光波分復用器之后將使用一個光隔離器，實現所有通道的光信號抗反射要求。通過對發射器件內部的光學設計，此方案可以滿足性能指標要求。本發明的多組光發射組件中均可以不帶光隔離器，從而將光發射單元件中普遍使用的多個分離的光隔離器減去，對于四路CFP光收發模塊節省了三個光隔離器，對于十路CFP光收發模塊則節省了九個光隔離器，大大簡化了 CFP光收發模塊光路和結構的復雜性，同時提高了 CFP光收發模塊的可靠性，并節省了成本。
[0017]本發明CFP光收發模塊集成度高，性能穩定，并具備較高的可靠性。模塊內部集成了時鐘數據恢復電路，具有很好的高頻去抖特性，有利于同步數據在傳送過程中時鐘數據的恢復。本發明CFP光收發模塊還集成了預加重和均衡功能，有利于改善模塊的高頻端響應，從而增大帶寬。光發射組件(202)可以使用常見的直接調制激光器陣列，來實現長距離傳輸，極大地降低了產品的成本。另外，光接收單元采用雪崩光電二極管型探測器陣列，靈敏度高，也有利于信號的長距離傳輸。
[0018]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的實施例一的CFP光收發模塊的結構示意圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面通過具體的實施方式并結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0022]實施例一:
一種CFP光收發模塊，包括光發射單元(I)、光接收單元(2)、控制單元(3)、數字診斷單元(4)、供電單元、光接口單元(5)和電接口單元(6)，控制單元與光發射單元、光接收單元、電接口單元連接，所述數字診斷單元與電接口單元連接，提供數字診斷信號到遠程通訊設備，所述光發射單元(2)包括四組光發射組件(T0SA)、四組激光器驅動單元(LD，LaserDriver)、預加重電路、數據時鐘恢復單元(⑶R)、光波分復用器(PLC MUX)和光隔離器(Isolator),四組激光器驅動單元(LD)和數據時鐘恢復電路(⑶R)接收電接口單元(5)輸入的四路電信號，進行調制放大和預加重處理，同時進行數據時鐘采樣和緩存處理，將電信號送入四組光發射組件(T0SA)，每個光發射組件將輸入的電信號轉換成光信號輸出到光波分復用器(PLC MUX)，經過光波分復用器后和合成一路光信號經光隔離器傳輸到光網絡系統，所述光接收單元(2)包括光波分解復用器(PLC DEMUX)、四組光接收組件(ROSA)、四組限幅放大電路(LA，Limiting Amplifier)、均衡電路和數據時鐘恢復電路(⑶R)，光波分解復用器(PLC DEMUX)將所接收光信號分成四路光信號，分別傳輸至四組光接收組件(ROSA )，每組光接收組件將接收的光信號轉換成為電信號，電信號經過跨阻放大后轉化為電壓信號并傳到限幅放大電路(LA)和均衡電路、數據時鐘恢復電路(CDR)，進行數據時鐘采樣和均衡、緩存處理，處理后的信號傳送到電接口單元輸出。
[0023]本實施例的光發射組件(TOSA)采用直接調制激光器陣列，激光器陣列滿足IEEE802.3ba規定的粗波分復用波長間隔，其中心波長分別為:1271 nm, 1291 nm, 1311 nm和1331 nm。本實施例的光接收組件(ROSA)采用雪崩光電二極管型探測器陣列，探測器陣列滿足IEEE 802.3ba規定的粗波分復用波長間隔，其中心波長分別為:1271 nm, 1291 nm,1311 nm 和 1331 nm。
[0024]本實施例的數字診斷單元(DDM)包括邏輯控制與接口電路、A/D轉化器和D/A轉化器，邏輯控制與接口電路采集和處理模塊數據，并進行監控，邏輯控制與接口電路的內部存儲器存儲模塊信息和用戶信息。
[0025]供電單元包括電源控制器，控制各功能單元的開啟與關閉；所述電接口單元為148 PIN電接口單元，提供模塊電源及與外部系統進行通信的接口。
[0026]本實施例的CFP光收發模塊的發射部分工作原理如下: 發射單元的作用是完成電信號到光信號的轉換，主要包含激光器芯片和監控光電二極管芯片、球透鏡以及單模光纖。輸入電信號驅動激光器芯片發光，光信號通過球透鏡耦合到單模光纖中。球透鏡起到光學聚焦的作用。激光器驅動電路用于驅動和控制激光器工作。首先，輸入模塊的電數據信號由激光器驅動電路接收，并調制到激光器的驅動電流上，驅動激光器發出帶有數據調制信號的激光。激光器驅動電路具備自動功率控制(APC)功能，監控光電二極管芯片監視激光器芯片的背向光功率，并將輸出光電流信號反饋到自動功率控制電路，自動功率控制電路對激光器的工作條件進行調整，以使其輸出光功率穩定。
[0027]接收部分工作原理如下:
接收部分一般由光接收組件及主放大器組成，其中光接收組件由光探測器及跨阻放大器組成。從模塊接收光接口處輸入模塊的光數據信號，通過模塊內部的光探測器轉換為電信號，輸入到跨阻放大器進行放大為電壓信號，前置跨阻放大器具備自動增益控制(AGC)功能，對小功率輸入光轉換后的小幅度電信號采用大增益的放大倍數，而對大功率輸入光轉換后的大幅度信號采用小增益的放大倍數，從而使其輸出的電信號幅度波動大大小于輸入光信號功率的波動幅度。主放大器接收經前置放大器放大后的信號進行二級放大，輸出模塊的電數據信號。這樣，輸入模塊的光信號經上述光電轉換及二級放大后，在模塊的電數據輸出端保持恒定的輸出，不會隨輸入光信號的大小變化而波動。
[0028]本實施例的發射部分和接收部分均配置有數據時鐘恢復功能，保證光電信號在傳輸中的同步。
[0029]實施例二:
本實施例與實施例一的區別在于，本實施例的光發射組件(TOSA)為十組、激光器驅動單元(LD)為十組、光接收組件(ROSA)為十組，限幅放大電路(LA)為十組，電信號為十路，光信號為十路。
[0030]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種CFP光收發模塊，包括光發射單元、光接收單元、控制單元、數字診斷單元、供電單元、光接口單元和電接口單元，控制單元與光發射單元、光接收單元、電接口單元連接，所述數字診斷單元與電接口單元連接，提供數字診斷信號到遠程通訊設備，其特征在于，所述光發射單元包括多組光發射組件、多組激光器驅動單元、數據時鐘恢復單元、光波分復用器和光隔離器，多組激光器驅動單元和數據時鐘恢復電路接收電接口單元輸入的多路電信號，進行調制放大處理，同時進行數據時鐘采樣和緩存處理，將電信號送入多組光發射組件，每個光發射組件將輸入的電信號轉換成光信號輸出到光波分復用器，經過光波分復用器后合成一路光信號經光隔離器傳輸到光網絡系統，所述光接收單元包括光波分解復用器、多組光接收組件、多組光探測器、多組限幅放大電路和數據時鐘恢復電路，光波分解復用器將所接收光信號分成多路光信號，分別傳輸至多組光接收組件，每組光接收組件將接收的光信號轉換成為電信號，電信號經過跨阻放大后轉化為電壓信號并傳到限幅放大電路和數據時鐘恢復電路，進行數據時鐘采樣和緩存處理，處理后的信號傳送到電接口單元輸出。
2.根據權利要求1所述的CFP光收發模塊，其特征在于，所述多組光發射組件為四組、所述多組激光器驅動單元為四組、所述多組光接收組件為四組，所述多組光探測器為四組，所述多組限幅放大電路為四組，所述多路電信號為四路，所述多路光信號為四路。
3.根據權利要求1所述的CFP光收發模塊，其特征在于，所述多組光發射組件為十組、所述多組激光器驅動單元為十組、所述多組光接收組件為十組，所述多組光探測器為十組，所述多組限幅放大電路為十組，所述多路電信號為十路，所述多路光信號為十路。
4.根據權利要求1-3所述的CFP光收發模塊，其特征在于，所述光發射單元還包括預加重電路，對電信號進行預加重處理，所述光接收單元還包括均衡器，對電信號進行均衡處理。
5.根據權利要求1-3所述的CFP光收發模塊，其特征在于，所述光發射組件采用直接調制激光器陣列，激光器陣列滿足粗波分復用波長間隔。
6.根據權利要求1-3所述的CFP光收發模塊，其特征在于，所述光接收組件采用PIN型光電探測器陣列，探測器陣列滿足粗波分復用波長間隔。
7.根據權利要求1-3所述的CFP光收發模塊，其特征在于，所述數字診斷單元包括邏輯控制與接口電路、A/D轉化器和D/A轉化器，邏輯控制與接口電路采集和處理模塊數據，并進行監控，邏輯控制與接口電路的內部存儲器存儲模塊信息和用戶信息。
【文檔編號】H04B10/25GK104348553SQ201310329676
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】謝藝力, 梁韜 申請人:深圳新飛通光電子技術有限公司