Cfp光收發(fā)模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CFP光收發(fā)模塊，包括光發(fā)射單元、光接收單元、控制單元、數(shù)字診斷單元、供電單元、光接口單元和電接口單元，多組光發(fā)射組件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出到光波分復(fù)用器，經(jīng)其合成一路光信號(hào)經(jīng)光隔離器傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，多組光接收組件將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，經(jīng)跨阻放大后轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并傳到限幅放大電路和數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路，進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)鐘采樣并傳送到電接口單元輸出。本發(fā)明采用光集成方案進(jìn)行合波和分波，減少了光纖繞纖及熔接的復(fù)雜性。發(fā)射光經(jīng)過光波分復(fù)用器之后使用一個(gè)光隔離器，實(shí)現(xiàn)所有通道的抗反射要求，省去了光發(fā)射組件中的多個(gè)分離的光隔離器，大大簡化了CFP光收發(fā)模塊光路和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，降低了產(chǎn)品成本。
【專利說明】CFP光收發(fā)模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種CFP光收發(fā)模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)中心以及商用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供貨商都正在加快采用40G/100G的連接與傳輸，以滿足多種業(yè)務(wù)，如線上視頻、游戲、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)以及社交網(wǎng)絡(luò)等推動(dòng)的爆炸式的頻寬增長需求。目前，40G/100G CFP光收發(fā)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(fā)模塊將滿足數(shù)據(jù)通信和電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)對(duì)超高帶寬要求，可應(yīng)用于長距離回程到數(shù)據(jù)中心間的傳輸設(shè)備中，如路由器、交換機(jī)和光傳輸設(shè)備等。其自身的記憶體和數(shù)字診斷功能讓其在光纖通信高速發(fā)展期間，得到了大批量的應(yīng)用。
[0003]40G CFP光收發(fā)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)將傳統(tǒng)的4路萬兆單鏈路合并封裝到單個(gè)收發(fā)一體化模塊中，在保持小封裝低功耗的同時(shí)極大的擴(kuò)展了傳輸帶寬，是下一代高速光傳輸設(shè)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(fā)模塊可提供10Gbps的傳輸速率。
[0004]CFP封裝同時(shí)支持單模和多模光纖，適應(yīng)各類速率、協(xié)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(zhì)相關(guān)(PMD)接口。對(duì)于40GbE，目標(biāo)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(fā)模塊支持熱插拔，將滿足數(shù)據(jù)通信和電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)對(duì)超高帶寬要求，可應(yīng)用于長距離回程到數(shù)據(jù)中心間的傳輸設(shè)備中，如路由器、交換機(jī)和光傳輸設(shè)備等。40Gbit/s系統(tǒng)可以更有效地使用傳輸頻帶,頻譜效率較高；當(dāng)40Gbit/s系統(tǒng)的成本降到lOGbit/s系統(tǒng)成本的2.5倍以下時(shí)，便可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，從而降低傳輸成本；I個(gè)網(wǎng)元代替4個(gè)網(wǎng)元，可以減少OAM成本、復(fù)雜性以及備件數(shù)量；可以有效減少IP鏈路數(shù)量，提高節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展性，改進(jìn)核心網(wǎng)的效率和功能。
[0006]然而，現(xiàn)有的40Gb/s CFP光收發(fā)模塊中，用于實(shí)現(xiàn)合波和分波功能的元件太多，大量使用波分復(fù)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(fù)雜性，不利于生產(chǎn)。另外，為滿足光信號(hào)抗反射要求，在每個(gè)光發(fā)射組件與系統(tǒng)合波元件之間均安裝有光隔離器，導(dǎo)致模塊復(fù)雜性和成本均較高，很有必要對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了克服以上的不足，提出了一種CFP光收發(fā)模塊。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決:
一種CFP光收發(fā)模塊，包括光發(fā)射單元、光接收單元、控制單元、數(shù)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(fā)射單元、光接收單元、電接口單元連接，所述數(shù)字診斷單元與電接口單元連接，提供數(shù)字診斷信號(hào)到遠(yuǎn)程通訊設(shè)備，所述光發(fā)射單元包括多組光發(fā)射組件、多組激光器驅(qū)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)單元、光波分復(fù)用器和光隔離器，多組激光器驅(qū)動(dòng)單元和數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路接收電接口單元輸入的多路電信號(hào)，進(jìn)行調(diào)制放大處理，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)鐘采樣和緩存處理，將電信號(hào)送入多組光發(fā)射組件，每個(gè)光發(fā)射組件將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出到光波分復(fù)用器，經(jīng)過光波分復(fù)用器后合成一路光信號(hào)經(jīng)光隔離器傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述光接收單元包括光波分解復(fù)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(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路，光波分解復(fù)用器將所接收光信號(hào)分成多路光信號(hào)，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(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過跨阻放大后轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并傳到限幅放大電路和數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路，進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)鐘采樣和緩存處理，處理后的信號(hào)傳送到電接口單元輸出。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多組光發(fā)射組件為四組、所述多組激光器驅(qū)動(dòng)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(hào)為四路，所述多路光信號(hào)為四路。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多組光發(fā)射組件為十組、所述多組激光器驅(qū)動(dòng)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(hào)為十路，所述多路光信號(hào)為十路。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述光發(fā)射單元還包括預(yù)加重電路，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行預(yù)加重處理，所述光接收單元還包括均衡器，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行均衡處理。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述光發(fā)射組件采用直接調(diào)制激光器陣列，激光器陣列滿足粗波分復(fù)用波長間隔。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(fù)用波長間隔。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)字診斷單元包括邏輯控制與接口電路、A/D轉(zhuǎn)化器和D/A轉(zhuǎn)化器，邏輯控制與接口電路采集和處理模塊數(shù)據(jù)，并進(jìn)行監(jiān)控，邏輯控制與接口電路的內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)模塊信息和用戶信息。
[0015]傳統(tǒng)的CFP光收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)合波和分波功能的普遍的做法是使用八個(gè)WDM，這樣占用了很大的空間，不得不縮小PCB板空間，對(duì)電路設(shè)計(jì)和散熱、電磁干擾都有很大的影響。同時(shí)多個(gè)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(jìn)行合波和分波，通過一個(gè)光波分復(fù)用器將實(shí)現(xiàn)多路(如四路或十路)粗波分復(fù)用的發(fā)射光信號(hào)合成一路光信號(hào)。同時(shí)通過一個(gè)光波分解復(fù)用器將一路光信號(hào)分成四路粗波分復(fù)用的光信號(hào)。此方案大大減少了 WDM數(shù)量，降低了產(chǎn)品成本，減少了光纖繞纖及光纖熔接的復(fù)雜性，優(yōu)化了產(chǎn)品工藝，使生產(chǎn)更為便捷。
[0016]在減小回波損耗的措施上，本發(fā)明通過在發(fā)射光載波經(jīng)過光波分復(fù)用器之后將使用一個(gè)光隔離器，實(shí)現(xiàn)所有通道的光信號(hào)抗反射要求。通過對(duì)發(fā)射器件內(nèi)部的光學(xué)設(shè)計(jì)，此方案可以滿足性能指標(biāo)要求。本發(fā)明的多組光發(fā)射組件中均可以不帶光隔離器，從而將光發(fā)射單元件中普遍使用的多個(gè)分離的光隔離器減去，對(duì)于四路CFP光收發(fā)模塊節(jié)省了三個(gè)光隔離器，對(duì)于十路CFP光收發(fā)模塊則節(jié)省了九個(gè)光隔離器，大大簡化了 CFP光收發(fā)模塊光路和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時(shí)提高了 CFP光收發(fā)模塊的可靠性，并節(jié)省了成本。
[0017]本發(fā)明CFP光收發(fā)模塊集成度高，性能穩(wěn)定，并具備較高的可靠性。模塊內(nèi)部集成了時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，具有很好的高頻去抖特性，有利于同步數(shù)據(jù)在傳送過程中時(shí)鐘數(shù)據(jù)的恢復(fù)。本發(fā)明CFP光收發(fā)模塊還集成了預(yù)加重和均衡功能，有利于改善模塊的高頻端響應(yīng)，從而增大帶寬。光發(fā)射組件(202)可以使用常見的直接調(diào)制激光器陣列，來實(shí)現(xiàn)長距離傳輸，極大地降低了產(chǎn)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(hào)的長距離傳輸。
[0018]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一的CFP光收發(fā)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過具體的實(shí)施方式并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例一:
一種CFP光收發(fā)模塊，包括光發(fā)射單元(I)、光接收單元(2)、控制單元(3)、數(shù)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(fā)射單元、光接收單元、電接口單元連接，所述數(shù)字診斷單元與電接口單元連接，提供數(shù)字診斷信號(hào)到遠(yuǎn)程通訊設(shè)備，所述光發(fā)射單元(2)包括四組光發(fā)射組件(T0SA)、四組激光器驅(qū)動(dòng)單元(LD，LaserDriver)、預(yù)加重電路、數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)單元(⑶R)、光波分復(fù)用器(PLC MUX)和光隔離器(Isolator),四組激光器驅(qū)動(dòng)單元(LD)和數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路(⑶R)接收電接口單元(5)輸入的四路電信號(hào)，進(jìn)行調(diào)制放大和預(yù)加重處理，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)鐘采樣和緩存處理，將電信號(hào)送入四組光發(fā)射組件(T0SA)，每個(gè)光發(fā)射組件將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出到光波分復(fù)用器(PLC MUX)，經(jīng)過光波分復(fù)用器后和合成一路光信號(hào)經(jīng)光隔離器傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述光接收單元(2)包括光波分解復(fù)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(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路(⑶R)，光波分解復(fù)用器(PLC DEMUX)將所接收光信號(hào)分成四路光信號(hào)，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(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過跨阻放大后轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并傳到限幅放大電路(LA)和均衡電路、數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路(CDR)，進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)鐘采樣和均衡、緩存處理，處理后的信號(hào)傳送到電接口單元輸出。
[0023]本實(shí)施例的光發(fā)射組件(TOSA)采用直接調(diào)制激光器陣列，激光器陣列滿足IEEE802.3ba規(guī)定的粗波分復(fù)用波長間隔，其中心波長分別為:1271 nm, 1291 nm, 1311 nm和1331 nm。本實(shí)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(guī)定的粗波分復(fù)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(shí)施例的數(shù)字診斷單元(DDM)包括邏輯控制與接口電路、A/D轉(zhuǎn)化器和D/A轉(zhuǎn)化器，邏輯控制與接口電路采集和處理模塊數(shù)據(jù)，并進(jìn)行監(jiān)控，邏輯控制與接口電路的內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)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(guān)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(tǒng)進(jìn)行通信的接口。
[0026]本實(shí)施例的CFP光收發(fā)模塊的發(fā)射部分工作原理如下: 發(fā)射單元的作用是完成電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，主要包含激光器芯片和監(jiān)控光電二極管芯片、球透鏡以及單模光纖。輸入電信號(hào)驅(qū)動(dòng)激光器芯片發(fā)光，光信號(hào)通過球透鏡耦合到單模光纖中。球透鏡起到光學(xué)聚焦的作用。激光器驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)和控制激光器工作。首先，輸入模塊的電數(shù)據(jù)信號(hào)由激光器驅(qū)動(dòng)電路接收，并調(diào)制到激光器的驅(qū)動(dòng)電流上，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)出帶有數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)的激光。激光器驅(qū)動(dòng)電路具備自動(dòng)功率控制(APC)功能，監(jiān)控光電二極管芯片監(jiān)視激光器芯片的背向光功率，并將輸出光電流信號(hào)反饋到自動(dòng)功率控制電路，自動(dòng)功率控制電路對(duì)激光器的工作條件進(jìn)行調(diào)整，以使其輸出光功率穩(wěn)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(shù)據(jù)信號(hào)，通過模塊內(nèi)部的光探測器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入到跨阻放大器進(jìn)行放大為電壓信號(hào)，前置跨阻放大器具備自動(dòng)增益控制(AGC)功能，對(duì)小功率輸入光轉(zhuǎn)換后的小幅度電信號(hào)采用大增益的放大倍數(shù)，而對(duì)大功率輸入光轉(zhuǎn)換后的大幅度信號(hào)采用小增益的放大倍數(shù)，從而使其輸出的電信號(hào)幅度波動(dòng)大大小于輸入光信號(hào)功率的波動(dòng)幅度。主放大器接收經(jīng)前置放大器放大后的信號(hào)進(jìn)行二級(jí)放大，輸出模塊的電數(shù)據(jù)信號(hào)。這樣，輸入模塊的光信號(hào)經(jīng)上述光電轉(zhuǎn)換及二級(jí)放大后，在模塊的電數(shù)據(jù)輸出端保持恒定的輸出，不會(huì)隨輸入光信號(hào)的大小變化而波動(dòng)。
[0028]本實(shí)施例的發(fā)射部分和接收部分均配置有數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)功能，保證光電信號(hào)在傳輸中的同步。
[0029]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，本實(shí)施例的光發(fā)射組件(TOSA)為十組、激光器驅(qū)動(dòng)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(hào)為十路，光信號(hào)為十路。
[0030]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種CFP光收發(fā)模塊，包括光發(fā)射單元、光接收單元、控制單元、數(shù)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(fā)射單元、光接收單元、電接口單元連接，所述數(shù)字診斷單元與電接口單元連接，提供數(shù)字診斷信號(hào)到遠(yuǎn)程通訊設(shè)備，其特征在于，所述光發(fā)射單元包括多組光發(fā)射組件、多組激光器驅(qū)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)單元、光波分復(fù)用器和光隔離器，多組激光器驅(qū)動(dòng)單元和數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路接收電接口單元輸入的多路電信號(hào)，進(jìn)行調(diào)制放大處理，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)鐘采樣和緩存處理，將電信號(hào)送入多組光發(fā)射組件，每個(gè)光發(fā)射組件將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出到光波分復(fù)用器，經(jīng)過光波分復(fù)用器后合成一路光信號(hào)經(jīng)光隔離器傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述光接收單元包括光波分解復(fù)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(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路，光波分解復(fù)用器將所接收光信號(hào)分成多路光信號(hào)，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(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過跨阻放大后轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并傳到限幅放大電路和數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路，進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)鐘采樣和緩存處理，處理后的信號(hào)傳送到電接口單元輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CFP光收發(fā)模塊，其特征在于，所述多組光發(fā)射組件為四組、所述多組激光器驅(qū)動(dòng)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(hào)為四路，所述多路光信號(hào)為四路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CFP光收發(fā)模塊，其特征在于，所述多組光發(fā)射組件為十組、所述多組激光器驅(qū)動(dòng)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(hào)為十路，所述多路光信號(hào)為十路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的CFP光收發(fā)模塊，其特征在于，所述光發(fā)射單元還包括預(yù)加重電路，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行預(yù)加重處理，所述光接收單元還包括均衡器，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行均衡處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的CFP光收發(fā)模塊，其特征在于，所述光發(fā)射組件采用直接調(diào)制激光器陣列，激光器陣列滿足粗波分復(fù)用波長間隔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的CFP光收發(fā)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(fù)用波長間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的CFP光收發(fā)模塊，其特征在于，所述數(shù)字診斷單元包括邏輯控制與接口電路、A/D轉(zhuǎn)化器和D/A轉(zhuǎn)化器，邏輯控制與接口電路采集和處理模塊數(shù)據(jù)，并進(jìn)行監(jiān)控，邏輯控制與接口電路的內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)模塊信息和用戶信息。
【文檔編號(hào)】H04B10/25GK104348553SQ201310329676
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】謝藝力, 梁韜 申請(qǐng)人:深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司