光模塊及具有該光模塊的光通信設備的制作方法

本發明涉及光通信設備，尤其涉及具有多個通道的光模塊。

背景技術：

隨著光通信行業對更小體積、更高封裝密度、更低工作電壓、更高速度和更低功耗的需求，芯片的工藝和光模塊的封裝都在不停地往前逐步的發展。具有多個通道的光模塊，以雙通道的CSFP(Compact SFP Transceiver)光模塊為例，逐步走向成熟。由于CSFP光模塊里面有兩路獨立的光電和電光轉換電路，所以CSFP光模塊的空間布局、功耗等都比傳統的SFP(Small Form-factor Pluggables)光模塊復雜很多。為了更好地支持使用傳統的SFP光模塊的板卡,CSFP光模塊與標準SFP模塊做了管腳兼容設計，從而CSFP光模塊可以插在SFP光模塊上的一通道光路正常工作。然而，CSFP光模塊本身具有兩對獨立的光電轉換通道，但是舊的支持SFP光模塊的板卡上沒有對應于CSFP光模塊另個通道的高速數據線。這種一來，如果兩個通道都開啟，其功耗將會超出傳統的SFP光模塊的功耗要求。一般以太網和Fiber Channel等通訊協議，上電后都需要一個鏈接(link)過程，這個過程包括：速率協商，data+和data-自動交叉判斷等等，此功能經常需要關閉CSFP光模塊的某一個通道。當客戶根據實際使用情況，需要斷掉一條通道的業務時，只能雙通道一并關閉和一并開啟，如此將面臨雙通道互相干擾的弊端。可見，對于板卡需要按通道控制開關鏈接和通道增加導致的功耗問題，是當前CSFP光模塊面臨的難點和挑戰。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于克服上述現有技術存在的不足，而提出一種光模塊，能夠降低功耗，提高使用靈活性。

本發明針對上述技術問題而提出的技術方案包括，提出一種光模塊，其包括多個激光器驅動器與激光器組合和與這些激光器驅動器相連的一控制器和一金手指；其中，該光模塊還包括受控于該控制器的多個驅動開關；其中，每個驅動開關對應于一個激光器驅動器與激光器組合，該驅動開關的斷開/閉合，與該激光器驅動器與激光器組合的失電不工作/得電工作相對應。

本發明針對上述技術問題而提出的技術方案還包括，提出一種光通信設備，其包括主控模塊和與該主控模塊相連的光模塊；其中該光模塊是如上所述的光模塊，該主控模塊與該光模塊是串行通信連接的。

與現有技術相比，本發明的光模塊通過巧妙地對應于每個激光器驅動器與激光器組合設置一驅動開關，并使該驅動開關受控于光模塊內部的控制器，能夠很方便地實現單個激光器驅動器與激光器組合的獨立開關，從而能夠降低功耗，提高使用靈活性。

附圖說明

圖1是本發明的光模塊的框圖示意。

圖2是本發明的光模塊中控制器的電原理示意。

圖3是本發明的光模塊中第一驅動開關的電原理示意。

圖4是本發明的光模塊實現單個激光器驅動器與激光器組合獨立開關過程的流程示意。

其中，附圖標記說明如下：100光模塊 110第一激光器驅動器與激光器組合 117電源供給端口 120第一光纖接口 130第二激光器驅動器與激光器組合 139電源供給端口 140第二光纖接口 150控制器 160金手指 170第一驅動開關 190第二驅動開關 122、124端口 142、144端口 151微處理器 161、162、163、164、165、167、169端口 171開關管 172電容 173電阻 400光通信設備 200主控模塊 101中斷處理函數 103寄存器變量 105診斷處理函數 107 IO端口。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明予以進一步地詳盡闡述。

參見圖1，圖1是本發明的光模塊的框圖示意。本發明以CSFP光模塊為例，提出一種具有多個通道的光模塊100，能夠實現單個通道的獨立開關。該光模塊100包括：第一激光器驅動器與激光器組合110，第一光纖接口120，第二激光器驅動器與激光器組合130，第二光纖接口140，控制器150，金手指160，第一驅動開關170和第二驅動開關190。

其中，第一驅動開關170和第二驅動開關190受控于該控制器150。每個驅動開關170、190對應于一個激光器驅動器與激光器組合110、130。驅動開關170、190的斷開/閉合，與該激光器驅動器與激光器組合110、130的失電不工作/得電工作相對應。

該光模塊100通過該金手指160實現與外部設備(圖未示)的電連接，以獲得要傳輸的電發射信號，向外部設備提供電接收信號，與外部設備通信，以及從外部獲得電源供給等。具體而言，該金手指160包括：與第一激光器驅動器與激光器組合110相連的發射電信號端口161和接收電信號端口162，與第二激光器驅動器與激光器組合130相連的發射電信號端口163和接收電信號端口164，與控制器150相連的通信端口165，與第一驅動開關170相連的第一通道電源供給端口167，以及與第二驅動開關190相連的第二通道電源供給端口169。

該第一激光器驅動器與激光器組合110與該第一光纖接口120相連，可以實現第一路的光信號發射。在該光模塊100內，對應于該第一激光器驅動器與激光器組合110還設置有：光電轉換二極管和限幅放大器，用于實現光信號接收。該限幅放大器和該激光器驅動器對應于同一個驅動開關170。該第一光纖接口120具體包括光接收端口122和光發射端口124。

類似地，該第二激光器驅動器與激光器組合130與該第二光纖接口140相連，實現第二路的光信號發射。在該光模塊100內，對應于該第二激光器驅動器與激光器組合130還設置有：光電轉換二極管和限幅放大器，用于實現光信號接收。該限幅放大器和該激光器驅動器對應于同一個驅動開關190。該第二光纖接口140具體包括光接收端口142和光發射端口144。

該控制器150對該第一激光器驅動器與激光器組合110和第二激光器驅動器與激光器組合130實現控制。該控制器150通過該金手指160與外部設備實現通信。

該第一驅動開關170串設在該第一激光器驅動器與激光器組合110的電源供給端口與金手指160的電源供給端口167之間。該第一驅動開關170受控于該控制器150而閉合/斷開，進而使得第一激光器驅動器與激光器組合110能夠得電工作/失電不工作。

同樣，該第二驅動開關190串設在該第二激光器驅動器與激光器組合130的電源供給端口與金手指160的電源供給端口169之間。該第二驅動開關190受控于該控制器150而閉合/斷開，進而使得第二激光器驅動器與激光器組合130能夠得電工作/失電不工作。

在本實施例中，該驅動開關170、190各包括一開關管，該開關管具有兩個開關端口和一個控制端口。其中，這兩個開關端口分別與該金手指160的電源供給端口167、169與該激光器驅動器與激光器組合110、130的電源供給端口117、139相連，該控制端口與該控制器150相連。該驅動開關170、190還包括與該開關管相配合的一緩沖電路，用于防止在掉電時，IO電流倒灌到該控制器150。

參見圖2，圖2是本發明的光模塊中控制器的電原理示意。該控制器150主要由微處理器151及其外圍電路組成。在本實施例中，該微處理器151選用8051系列單片機。具體而言，微處理器151的管腳P0.1(電路網絡標號為VCC1_C)配置成推挽輸出，低電平開啟第一激光器驅動器與激光器組合110的電源。微處理器151的管腳P0.4(電路網絡標號為VCC2_C)配置成推挽輸出，低電平開啟第二激光器驅動器與激光器組合130的電源。

另外，微處理器151的管腳P0.6(電路網絡標號為SDA)、P0.7(電路網絡標號為SCL)對應于SFP標準通信接口的SDA、SCL端口。微處理器151的管腳P1.0(電路網絡標號為FAULT)對應于光模塊100的故障指示。微處理器151的管腳P1.3(電路網絡標號為SDA1)、P1.4(電路網絡標號為SCL1)對應于第一激光器驅動器與激光器組合110中激光器驅動器的SDA、SCL端口。微處理器151的管腳P1.5(電路網絡標號為SDA2)、P1.6(電路網絡標號為SCL2)對應于第二激光器驅動器與激光器組合130中激光器驅動器的SDA、SCL端口。

可以理解的是，控制器150通過端口165與外部設備實現串行通信。控制器150對第一激光器驅動器與激光器組合110中激光器驅動器的控制采用串行通信實現。控制器150對第二激光器驅動器與激光器組合130中激光器驅動器的控制采用串行通信實現。

參見圖3，圖3是本發明的光模塊中第一驅動開關的電原理示意。該第一驅動開關170由開關管171、電容172和電阻173組成。在本實施例中，開關管171選用MOS管，MOS管的源極S與漏極D構成該開關管171的兩個開關端口。MOS管的柵極G構成該開關管171的控制端口。該電容172和電阻173構成與該開關管171相配合的緩沖電路。其中，該電容172并接在該開關管171的源極S與柵極G之間。電阻173連接在該開關管171的柵極G與地之間。

開關管171的柵極G與微處理器151的端口VCC1_C相連。開關管171的源極S與金手指160的端口167相連，以獲得供給電源。開關管171的漏極D與第一激光器驅動器與激光器組合110的電源供給端口117相連。

該第一驅動開關170的工作原理大致是：剛上電的時候，電容172的電量為零，開關管171完全斷開。然后，電容172通過電阻173上的電流慢慢充電。當開關管171的柵極G和源極S的壓差Vgs低于一定的負電壓后，開關管171會逐漸進入半導通。此時，端口167提供的供給電源通過該開關管171給后級的第一激光器驅動器與激光器組合110的電源供給端口117上的電容(圖未示)限流充電。當壓差Vgs進一步達到或超過更高的開啟門限后，開關管151會逐漸進入全導通。

在該第一驅動開關170中，微處理器151通過端口VCC1_C來控制開關管171的導通和斷開。電阻303和電容302用來控制開關管301由半導通到全導通的轉換時間。在半導通時間段內，開關管301的等效電阻可以抑制電流過沖和電壓沖擊。

值得一提的是，在實際使用中，如果在微處理器151啟動起來之前，不用給該光模塊100上電，則電阻173可以省去，因為：在微處理器151的端口VCC1_C在上電過程中保持為高阻狀態，此狀態會一直保持到微處理器151中的軟件運行起來。在初始化的時候，微處理器151將此端口VCC1_C輸出設置成高電平/低電平。

該第二驅動開關190與該第一驅動開關170的實現類似，在此不再贅述。

參見圖4，圖4是本發明的光模塊實現單個激光器驅動器與激光器組合獨立開關過程的流程示意。可以理解的是，本發明提出一種光通信設備400，其包括光模塊100和主控模塊200。其中，該主控模塊200與該光模塊100通過串行通信相連，舉例而言：二者通過I2C接口相連，該主控模塊200能夠通過該I2C接口向該光模塊100發送命令。對應于該主控模塊200發出的命令，該光模塊100中相應的處理包括：中斷處理函數101，用于獲取命令；寄存器變量103，用于存儲命令；診斷處理函數105，用于調取寄存器存儲的命令；以及IO端口107，用于執行命令。

在本實施例中，該中斷處理函數101、寄存器變量103、診斷處理函數105和IO端口107均是在微處理器151上實現的。該中斷處理函數101和該診斷處理函數105對應于該微處理器151上運行的軟件。該寄存器變量103對應于微處理器151內部的寄存器。該IO端口107對應于該微處理器151上的IO端口。

當主控模塊200根據實際應用的需要，發送開啟或者關閉某個通道的命令時，中斷處理函數101在接收到這個命令之后，會將這個命令寫入到寄存器變量103；然后，當該微處理器151上的主(main)函數循環調用診斷處理函數105的時候，該診斷處理函數105會對寄存器變量103中的值進行處理，然后發送對應的電平到IO端口107(即前述的微處理器151的端口VCC1_C、VCC2_C)。

值得一提的，中斷處理函數101為硬件觸發調用。寄存器變量103為全局變量，有臨界資源保護。診斷處理函數105由主函數周期性地調用。該光模塊100從該主控模塊200接收到開關動作的命令之后，是先保存在寄存器中，后續通過調用該寄存器中存儲值(即寄存器變量103)而通過相應的輸出端口執行該開關動作的命令的。這種設計，僅有寄存器變量103為臨界資源。假如在中斷處理函數101處理中斷時，直接繞過寄存器變量103而作用于IO端口107，則雖然可以提高反應速度，但是會增加控制復雜度：雙線程之間有太多的內容需要同步，比如：IO端口107等存在臨界資源問題，難以做到完整性和一致性。

與現有技術相比，本發明的光模塊100通過巧妙地對應于每個激光器驅動器與激光器組合110、130設置一驅動開關170、190，并使該驅動開關170、190受控于光模塊100內部的控制器150，能夠很方便地實現單個激光器驅動器與激光器組合110、130的獨立開關，從而能夠降低功耗，提高使用靈活性。

上述內容，僅為本發明的較佳實施例，并非用于限制本發明的實施方案，本領域普通技術人員根據本發明的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通或修改，故本發明的保護范圍應以權利要求書所要求的保護范圍為準。