100GCFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊的制作方法

本實用涉及數據傳輸技術領域，具體的說，是100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊。

背景技術：

目前100G CFP光模塊如果采用850nm波長通過多模光纖傳輸，其最大傳輸距離為100～150m；如果采用O波段1294～1310nm波長通過單模光纖傳輸，因傳輸損耗較大，其傳輸距離通常為10Km，如100GBASE-LR4；如果光模塊內置光放大技術，其最大傳輸距離可以延伸到40Km，如100GBASE-ER4；對100GBASE-LR4/ER4而言，其傳輸的四波長均采用LAN-WDM完成合波與解波，四波長的中心波長通常固定為：1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm。普通100G CFP光模塊的數據傳輸距離最大為40Km，無論采用西數波分復用技術（CWDM）還是局域網波分復用技術（LAN-WDM）技術，其傳輸的四波長均固定不變，故一只CFP光模塊的收鏈路和發鏈路均獨占一根光纖資源。

技術實現要素：

本實用的目的在于提供100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊，有效的提高了光纖傳輸帶寬，降低了數據傳輸成本；有效的改善系統傳輸誤碼率，補償鏈路的性能下降，延長光鏈路的傳輸距離；可緩解對光器件技術指標的嚴格要求和降低光器件的制造條件，從而可提高產量和降低生產成本；克服了當前100G CFP光模塊因四波長固定導致傳輸靈活性較差光纖帶寬資源使用率低的缺點，有效的提高光纖帶寬并節約數據傳輸成本。

本實用通過下述技術方案實現：100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊，包括電信號連接器、通過差分線分別與電信號連接器連接的發送鏈路和接收鏈路，所述發送鏈路和接收鏈路分別設置有主要由四路時鐘數據恢復電路、前行糾錯FEC編碼器組成的時鐘數據恢復糾錯電路。對發送鏈路，10：4MUX電路輸出的四路差分25G高速電信號，該高速信號并行送入四路時鐘數據恢復電路，通過預加重、均衡等功能，抑制高速傳輸信號的噪聲、抖動和失真，恢復出穩定可靠的25G差分高速數據信號并送入FEC編碼器，采用硬件RS編碼（一種線性分組循環碼）完成前向糾錯編碼；對接收鏈路，同理，只是方向順序相反。

對上述方案進行進一步優選，所述時鐘數據恢復糾錯電路分為設置在發送鏈路的第一時鐘數據恢復糾錯電路和設置在接收鏈路的第二時鐘數據恢復糾錯電路。

對上述方案進行進一步優選，所述發送鏈路的第一所述發送鏈路還包括通過差分線與電信號連接器連接的10:4MUX數據轉換器、四路并行EML激光器驅動輸出電路以及四路獨立的EML激光器；所述電信號連接器通過差分線依次與10:4MUX數據轉換器、第一時鐘數據恢復糾錯電路、四路并行EML激光器驅動輸出電路、四路獨立的EML激光器連接。

對上述方案進行進一步優選，所述接收鏈路還包括四路獨立的PIN-TIA接收光組件以及通過差分線與電信號連接器連接的4:10DeMUX數據轉換器，所述四路獨立的PIN-TIA接收光組件、第二時鐘數據恢復糾錯電路、4:10DeMUX數據轉換器通過差分線依次連接。

對上述方案進行進一步優選，所述四路獨立的EML激光器包括反饋式DFB激光器、電吸收調制器EAM、背光二極管PD和半導體制冷TEC。

對上述方案進行進一步優選，所述EML激光器輸出的任一路光信號的中心波長為C波段的40個DWDM波長通道之一。C波段為1530～1560nm，按照100GHZ間隔。

對上述方案進行進一步優選，還包括分別與10:4MUX數據轉換器、第一時鐘數據恢復糾錯電路、四路并行EML激光器驅動輸出電路、四路獨立的EML激光器連接的微控制器。

對上述方案進行進一步優選，還包括分別與四路獨立的PIN-TIA接收光組件、第二時鐘數據恢復糾錯電路、4:10DeMUX數據轉換器連接的的微控制器。

對上述方案進行進一步優選，還包括四路半導體制冷控制電路，所述四路半導體制冷控制電路分別與四路獨立的EML激光器以及微控制器連接。

對上述方案進行進一步優選，所述四路并行EML激光器驅動輸出電路包括集成電吸收調制器和分布式反饋激光器。

本實用新型的工作原理：在進行將電信號轉換為光信號進行發送時，經系統主板輸入的10路并行差分10G速率高速信號經電信號連接器傳輸到10:4MUX數據轉換器，通過10:4MUX數據轉換器將10路并行差分10G速率高速信號轉換成四路并行差分25G速率高速信號，四路并行差分25G速率高速信號通過時鐘數據恢復糾錯電路對信號數據的恢復、重置和再生以及時鐘恢復，消除信號抖動和時延，按照特定的算法完成前行糾錯編碼，達到改善系統傳輸誤碼率，補償鏈路的性能下降，延長光鏈路傳輸距離的目的；當信號通過四路并行EML激光器驅動輸出電路時，四路并行EML激光器驅動輸出電路分別給四路激光器提供響應的偏置電流和電吸收偏置深度；當四路并行差分25G速率高速信號通過四路獨立的EML激光器時，將四路25G速率的電信號轉換成四路25G速率的光信號；在進行將光信號轉換為電信號進行接收時，四路獨立的PIN-TIA接收光組件（ROSA），將四路25G速率的光信號轉換成電信號，并通過跨阻放大器輸出四路25G速率差分的電信號；四路25G速率差分的電信號通過四路25G速率時鐘數據恢復糾錯電路，對ROSA輸出的25G高速電信號數據實現恢復、重置和再生以及時鐘恢復，消除信號抖動和時延，并按照特定的算法完成前行糾錯解碼；將通過時鐘數據恢復糾錯電路輸出的四路并行差分25G速率高速信號通過4:10DeMUX數據轉換器轉換成10路并行差分15G速率高速信號，并經電信連接器輸出到系統主板，實現接收。

本實用與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

（1）本實用新型內置前行糾錯編碼器，有效改善系統傳輸誤碼率，補償鏈路預算，延長光鏈路的傳輸距離；

（2）本實用新型具有前行糾錯功能，有效的對接收靈敏度進行改善，傳輸距離得到有效的延長；

（3）本實用新型在配合光放大技術和色散補償技術使用的情況下，能夠將傳輸距離延伸到120Km以上；

（4）本實用新型光模塊的四路發鏈路光信號的波長通道按照互不相同的基本原則，可以在40個常用 DWDM波長通道內任意配置，配合合解波設備實現單纖密集波長復用技術，克服了當前100G CFP光模塊因四波長固定導致傳輸靈活性較差光纖帶寬資源使用率低的缺點，有效的提高光纖帶寬并節約數據傳輸成本。

附圖說明

圖1為100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用作進一步地詳細說明，但本實用的實施方式不限于此。

實施例1：

本實用通過下述技術方案實現：如圖1所示，100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊，包括電信號連接器、通過差分線分別與電信號連接器連接的發送鏈路和接收鏈路，所述發送鏈路和接收鏈路分別設置有主要由四路時鐘數據恢復電路、前行糾錯FEC編碼器組成的時鐘數據恢復糾錯電路。

差分傳輸是信號傳輸的技術，區別于傳統的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相等，相位相反；在這兩根線上傳輸的信號就是差分信號。

需要說明的是，通過上述改進，在進行將電信號轉換為光信號進行發送時，經系統主板輸入的10路并行差分10G速率高速信號經電信號連接器傳輸到10:4MUX數據轉換器，通過10:4MUX數據轉換器將10路并行差分10G速率高速信號轉換成四路并行差分25G速率高速信號，四路并行差分25G速率高速信號通過時鐘數據恢復糾錯電路對信號數據的恢復、重置和再生以及時鐘恢復，消除信號抖動和時延，按照特定的算法完成前行糾錯編碼，達到改善系統傳輸誤碼率，補償鏈路的性能下降，延長光鏈路傳輸距離的目的；當信號通過四路并行EML激光器驅動輸出電路時，四路并行EML激光器驅動輸出電路分別給四路激光器提供響應的偏置電流和電吸收偏置深度；當四路并行差分25G速率高速信號通過四路獨立的EML激光器時，將四路25G速率的電信號轉換成四路25G速率的光信號；在進行將光信號轉換為電信號進行接收時，四路獨立的PIN-TIA接收光組件（ROSA），將四路25G速率的光信號轉換成電信號，并通過跨阻放大器輸出四路25G速率差分的電信號；四路25G速率差分的電信號通過四路25G速率時鐘數據恢復糾錯電路，對ROSA輸出的25G高速電信號數據實現恢復、重置和再生以及時鐘恢復，消除信號抖動和時延，并按照特定的算法完成前行糾錯解碼；將通過時鐘數據恢復糾錯電路輸出的四路并行差分25G速率高速信號通過4:10DeMUX數據轉換器轉換成10路并行差分15G速率高速信號，并經電信連接器輸出到系統主板，實現接收。

四路獨立的EML激光器包括EML TOSA_0、EML TOSA_1、EML TOSA_2以及EML TOSA_3。

四路獨立的PIN-TIA接收光組件包括TIA+PIN_0、TIA+PIN_1、TIA+PIN_2以及TIA+PIN_3。

實施例2：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，還包括微控制器，所述微控制器分別與電信號連接器連接的10:4MUX數據轉換器、時鐘數據恢復糾錯電路、四路并行EML激光器驅動輸出電路、四路獨立的EML激光器、四路獨立的PIN-TIA接收光組件、時鐘數據恢復糾錯電路以及4:10DeMUX數據轉換器連接。

需要說明的是，通過上述改進，在接收和發送過程中，微控制器通過MDIO接口與系統主板電路實現通訊互連；微控制器單元對光模塊內各電源供電部分實現電壓調節、控制和監控；微控制器單元監控光模塊的實時工作溫度、四路激光器的實時工作溫度，提供告警和溫度保護；微控制器單元通過MDIO通訊接口對10:4MUX數據轉換器、時鐘數據恢復糾錯電路、4:10DeMUX數據轉換器和時鐘數據恢復糾錯電路的初始化配置、參數控制及狀態監測；微控制器單元配合數模轉換電路（DAC）對四路并行EML激光器驅動輸出電路實現開環控制和調節；微控制器配合外圍采樣電路對四路EML激光器的配置電流、輸出光功率和四路PIN-TIA接收光組件（ROSA）的接收鏈路信號強度實現實時監測和告警。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例3：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1所示，還包括四路半導體制冷控制電路，所述四路半導體制冷控制電路分別與四路獨立的EML激光器以及微控制器連接。

需要說明的是，通過上述改進，四路半導體制冷控制電路為四路半導體制冷（TEC）控制電路結合對應EML激光器內部的溫度熱敏電阻反饋，實現激光器工作溫度的閉環控制和調整，確保激光器在全溫工作范圍（-5℃～70℃）內，其輸出光波長工作在ITU-T規定的C波段（1530～1560nm）按照100GHZ間隔的40個波長的通道范圍內。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例4：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1所示，所述時鐘數據恢復糾錯電路包括四路時鐘數據恢復電路和前行糾錯FEC編碼器。

需要說明的是，通過上述改進，前行糾錯FEC編碼器按照特定的算法完成前行糾錯編碼，達到改善系統傳輸誤碼率，補償鏈路的性能下降，延長光鏈路傳輸距離的目的；該特定算法為RS-FEC算法：里德-所羅門碼（Reed-solomon碼-前行糾錯碼）。

本時鐘數據恢復電路支持帶寬選擇功能，當傳輸業務是100GEthernet的業務時，時鐘數據恢復電路的帶寬設置為25G模式，當傳輸業務是OTU4業務時，時鐘數據恢復電路的帶寬則設置為28G模式。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例5：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1所示，所述四路獨立的EML激光器包括反饋式DFB激光器、電吸收調制器EAM、背光二極管PD和半導體制冷TEC；所述四路獨立的EML激光器中的任一路所對應的光信號中心波長為C波段1530～1560nm/100GHZ間隔的40個波長通道之一。

需要說明的是，通過上述改進，支持10個同類型不同波長通道分配的該 CFP DWDM光模塊通過合解波設備，共享一根用G.652光纖完成10*100G光信號傳輸，有效的提高了光纖傳輸帶寬，降低了數據傳輸成本。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例6：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1所示，所述四路并行EML激光器驅動輸出電路包括集成電吸收調制器和分布式反饋激光器。

需要說明的是，通過上述改進，四路并行25G速率EML激光器驅動輸出電路為四路并行25G速率EML（集成電吸收調制器EAM和分布式反饋激光器DFB）激光器驅動輸出電路，分別給四路激光器提供響應的偏置電流和電吸收偏置深度；其偏置電流大小可分別采用開環或者閉環的控制方式，其電吸收偏置深度通常采用開環的控制方式；此外，還提供輸出電信號上升沿和下降沿的調節，實現對應光信號眼圖的交叉點調整。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例6：

100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊，包括電信號連接器、通過差分線分別與電信號連接器連接的發送鏈路和接收鏈路，所述發送鏈路和接收鏈路分別設置有主要由四路時鐘數據恢復電路、前行糾錯FEC編碼器組成的時鐘數據恢復糾錯電路；所述時鐘數據恢復糾錯電路分為設置在發送鏈路的第一時鐘數據恢復糾錯電路和設置在接收鏈路的第二時鐘數據恢復糾錯電路；所述發送鏈路的第一所述發送鏈路還包括通過差分線與電信號連接器連接的10:4MUX數據轉換器、四路并行EML激光器驅動輸出電路以及四路獨立的EML激光器；所述電信號連接器通過差分線依次與10:4MUX數據轉換器、第一時鐘數據恢復糾錯電路、四路并行EML激光器驅動輸出電路、四路獨立的EML激光器連接；所述接收鏈路還包括四路獨立的PIN-TIA接收光組件以及通過差分線與電信號連接器連接的4:10DeMUX數據轉換器，所述四路獨立的PIN-TIA接收光組件、第二時鐘數據恢復糾錯電路、4:10DeMUX數據轉換器通過差分線依次連接所述四路獨立的EML激光器包括反饋式DFB激光器、電吸收調制器EAM、背光二極管PD和半導體制冷TECA；所述EML激光器輸出的任一路光信號的中心波長為C波段1530～1560nm/100GHZ間隔的40個波長通道之一；還包括分別與10:4MUX數據轉換器、第一時鐘數據恢復糾錯電路、四路并行EML激光器驅動輸出電路、四路獨立的EML激光器以及電信號連接器連接的微控制器；還包括四路半導體制冷控制電路，所述四路半導體制冷控制電路分別與四路獨立的EML激光器以及微控制器連接；所述四路并行EML激光器驅動輸出電路包括集成電吸收調制器和分布式反饋激光器。

實施例7：

100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊，包括電信號連接器、通過差分線分別與電信號連接器連接的發送鏈路和接收鏈路，所述發送鏈路和接收鏈路分別設置有主要由四路時鐘數據恢復電路、前行糾錯FEC編碼器組成的時鐘數據恢復糾錯電路；對發送鏈路，10：4MUX電路輸出的四路差分25G高速電信號，該高速信號并行送入四路時鐘數據恢復電路，通過預加重、均衡等功能，抑制高速傳輸信號的噪聲、抖動和失真，恢復出穩定可靠的25G差分高速數據信號并送入FEC編碼器，采用硬件RS編碼（一種線性分組循環碼）完成前向糾錯編碼；對接收鏈路，同理，只是方向順序相反）所述時鐘數據恢復糾錯電路分為設置在發送鏈路的第一時鐘數據恢復糾錯電路和設置在接收鏈路的第二時鐘數據恢復糾錯電路；所述接收鏈路還包括四路獨立的PIN-TIA接收光組件以及通過差分線與電信號連接器連接的4:10DeMUX數據轉換器，所述四路獨立的PIN-TIA接收光組件、第二時鐘數據恢復糾錯電路、4:10DeMUX數據轉換器通過差分線依次連接；所述四路獨立的EML激光器包括反饋式DFB激光器、電吸收調制器EAM、背光二極管PD和半導體制冷TEC；所述四路獨立的EML激光器中任一路所對應的光信號中心波長為C波段1530～1560nm/100GHZ間隔的40個波長通道之一；100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊，還包括分別與四路獨立的PIN-TIA接收光組件、第二時鐘數據恢復糾錯電路、4:10DeMUX數據轉換器以及電信號連接器連接的微控制器；還包括四路半導體制冷控制電路，所述四路半導體制冷控制電路分別與四路獨立的EML激光器以及微控制器連接；所述四路并行EML激光器驅動輸出電路包括集成電吸收調制器和分布式反饋激光器。

實施例8：

本實施例作為本實用最佳實施例，如圖1所示，100G CFP密集波分復用帶前行糾錯功能的光模塊，包括電信號連接器、通過差分線分別與電信號連接器連接的發送鏈路和接收鏈路，所述發送鏈路和接收鏈路分別設置有主要由四路時鐘數據恢復電路、前行糾錯FEC編碼器組成的時鐘數據恢復糾錯電路；所述時鐘數據恢復糾錯電路分為設置在發送鏈路的第一時鐘數據恢復糾錯電路和設置在接收鏈路的第二時鐘數據恢復糾錯電路；所述發送鏈路的第一所述發送鏈路還包括通過差分線與電信號連接器連接的10:4MUX數據轉換器、四路并行EML激光器驅動輸出電路以及四路獨立的EML激光器；所述電信號連接器通過差分線依次與10:4MUX數據轉換器、第一時鐘數據恢復糾錯電路、四路并行EML激光器驅動輸出電路、四路獨立的EML激光器連接；所述接收鏈路還包括四路獨立的PIN-TIA接收光組件以及通過差分線與電信號連接器連接的4:10DeMUX數據轉換器，所述四路獨立的PIN-TIA接收光組件、第二時鐘數據恢復糾錯電路、4:10DeMUX數據轉換器通過差分線依次連接；所述四路獨立的EML激光器包括反饋式DFB激光器、電吸收調制器EAM、背光二極管PD和半導體制冷TEC；EML激光器中任一路所對應的光信號中心波長為C波段1530～1560nm/100GHZ間隔的40個波長通道之一；還包括分別與10:4MUX數據轉換器、第一時鐘數據恢復糾錯電路、四路并行EML激光器驅動輸出電路、四路獨立的EML激光器以及電信號連接器連接的微控制器；還包括分別與四路獨立的PIN-TIA接收光組件、第二時鐘數據恢復糾錯電路、4:10DeMUX數據轉換器以及電信號連接器連接的微控制器；還包括四路半導體制冷控制電路，所述四路半導體制冷控制電路分別與四路獨立的EML激光器以及微控制器連接；所述四路并行EML激光器驅動輸出電路包括集成電吸收調制器和分布式反饋激光器。

以上僅是本實用的較佳實施例，并非對本實用做任何形式上的限制，凡是依據本實用的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用的保護范圍之內。