一种100G的QSFP28LR4双通道发送光模块的制作方法

本实用新型涉及光模块领域，具体的说，是一种100G的QSFP28 LR4双通道发送光模块。

背景技术：

目前100G QSFP28 LR4光模块通常采用收发一体模式，内部分别集成一路并行4×25G速率光发送单元和一路并行4×25G速率光接收单元，配合对端100G LR4实现点对点的长距离（10Km）4×25G速率光信号的双向传输。在某些采用点对点方式且仅要求完成数据单向传输的应用场合，如数据采集、分流等通讯设备，通常采用普通收发一体的光模块、单路单发的光模块或者单路单收的光模块实现数据传输。

在目前采用点对点且单向传输的应用场合，无论采用普通收发一体的光模块，还是定制的单路单发的光模块或者定制单路单收的光模块，其单向传输速率仅为100G，具有一定的局限性，使得适用范围受到一定限制。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种100G的QSFP28 LR4双通道发送光模块，能够有效提高数据传输容量和带宽，克服在点对点单向传输应用场合仅能实现并行4×25G速率光信号传输的局限性。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种100G的QSFP28 LR4双通道发送光模块，包括QSFP28电信号连接器和与QSFP28电信号连接器连接的两路并行4×25G速率光发送链路。

所述的4×25G速率光发送链路包括按照信息传输方向依次连接的时钟数据恢复单元、激光器驱动电路、激光器组件和合波器，所述的时钟数据恢复组件与QSFP28电信号连接器连接。

所述的QSFP28电信号连接器连接有微控制器，所述的时钟数据恢复组件、激光驱动组件和激光器组件分别与微控制器连接。

所述的微控制器与激光器组件之间连接有TEC控制电路。

所述的TEC控制电路包括四路独立的半导体制冷控制回路。

所述的QSFP28电信号连接器为QSFP28光模块金手指。

所述的QSFP28电信号连接器、时钟数据恢复单元、激光器驱动电路和激光器组件之间分别通过四路差分线连接。

所述的时钟数据恢复单元内设有分别与四路差分线连接的四路独立的速率时钟信号恢复电路。

所述的激光器驱动电路包括分别与四路差分线连接的四路并行的EML激光器驱动电路；所述的激光器组件包括分别与四路差分线连接的四路独立的EML激光器组件。

所述的合波器连接有单模光纤；所述的微控制器连接有电源电路。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型应用于点对点单向传输的光链路，取消传统QSFP28光模块的光接收单元，将一路接受光单元、一路发送光单元转变为两路发送光单元，并将两路4×25G速率光发送链路集成在一个小型化低功耗的QSFP28的封装结构内，通过QSFP28电信号连接器的金手指电气连接器将来自系统板卡双路并行4×25G速率的电信号输入到4×25G速率光发送链路内，实现双路100G速率的电信号到双路100G速率的光信号的转换，以此能够在不增加设备端口密度和硬件成本的基础上，将光模块的单向信号发送速率提高到并行2×4×25G，且单向传输距离达到10Km，有效提高了数据传输容量和带宽。

本实用新型中，发送链路其发射端的波长采用LAN WDM波长，即中心波长依次是1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm，该波长系列的色散小但传输衰减较大，所以当发射机输出光功率和对端接收机的灵敏度满足协议IEEE 802.3ba中对100GBASE-LR4的指标要求时，可以在光链路不加光放大环节的情况下，传输距离达到10Km。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为QSFP28电信号连接器的原理框图；

图3为TOSA内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例中，一种100G的QSFP28 LR4双通道发送光模块，包括QSFP28电信号连接器和与QSFP28电信号连接器连接的两路并行4×25G速率光发送链路，通过将QSFP28电信号连接器的一路发送单元和一路接收单元转变为两路发送单元，从而实现双路发送的功能。所述的QSFP28电信号连接器为QSFP28光模块金手指，其中通过QSFP28电信号连接器的Pin2、Pin3、Pin5、Pin6、Pin33、Pin34、Pin36、Pin37管脚向第一路4×25G速率光发送链路传输电信号，并将Pin14、Pin15、Pin17、Pin18、Pin21、Pin22、Pin24、Pin25管脚的定义由电信号输出改为电信号输入，以此实现向第二路4×25G速率光发送链路传输电信号，以此能够实现在不增加设备端口密度和硬件成本的基础上，将光模块的单向信号发送速率提高到并行2×4×25G。有效提高了数据传输容量和带宽。克服了传统收发一体光模块或定制单发光模块，在点对点单向传输应用场合仅能实现并行4×25G速率光信号发送的局限性，能够避免浪费端口资源以及增加通讯硬件成本。

实施例2：

如图1、图2所示，在实施例1的基础上，本实施例中，所述的4×25G速率光发送链路包括按照信息传输方向依次连接的时钟数据恢复单元、激光器驱动电路、激光器组件和合波器，所述的QSFP28电信号连接器、时钟数据恢复单元、激光器驱动电路和激光器组件之间分别通过四路差分线连接。所述的时钟数据恢复组件与QSFP28电信号连接器连接。

所述的时钟数据恢复单元内置4路独立的25G或者28G速率时钟信号恢复电路，每一路时钟信号恢复电路与对应的差分线连接，对QSFP28电信号连接器输出的25G或者28G高速传输信号实现数据恢复、重置和再生以及时钟恢复，消除信号抖动和时延，达到改善系统传输误码率，补偿链路的性能下降；该时钟数据恢复单元具备自适应均衡、分级去加重、输出信号摆幅调整和差分对数据信号极性互换等功能。

本实施例中，时钟数据恢复单元与QSFP28电信号连接器的哪些管脚连接方式如下：Pin2/Pin3、Pin5/Pin6、Pin33/Pin34、Pin36/Pin37这四路差分输入信号连接到第一路CDR的信号输入端；Pin14/Pin15、Pin17/Pin18、Pin21/Pin22、Pin24/Pin25这四路差分输入信号连接到第二路CDR的信号输入端。

所述的激光器驱动电路包括4路并行25G速率EML激光器驱动输出电路，分别给四路EML激光组件提供期望的偏置电流和电吸收偏置深度；其偏置电流大小可分别采用开环或者闭环的控制方式，其电吸收偏置深度通常采用开环的控制方式；此外，还提供输出电信号上升沿和下降沿的调节，实现对应光信号眼图的交叉点调整。

所述的激光器组件包括4路独立的EML激光器组件，其分别为EML TOSA0、EML TOSA1、EML TOSA2和EML TOSA3，其将4路25G速率的电信号转换成4路25G速率的光信号；每个组件由分布反馈式DFB激光器、电吸收EAM调制器和背光二极管构成。

本实施例中，反馈式DFB激光器、电吸收EAM调制器（即电吸收调制器）和背光二极管被封装在一个Housing内，形成TOSA。如图3所示，反馈式DFB激光器接IbIAS+管脚，电吸收EAM调制器（即电吸收调制器）接Signal管脚，背光二极管接PD+管脚。

其中，反馈式DFB激光器按照设定的功率大小和工作波长连续发光，EAM调制器按照设定的调制深度完成光功率输出或者关断，背光二极管检测实际输出光功率的大小并按比例转化为电信号输出。

所述的合波器为LAN-WDM局域网波分复用合波器，将四路并行输入25G速率的光信号λ0～λ3合成单路光信号，并耦合到单模光纤输出。

本实用新型的工作过程如下：

通过QSFP28电信号连接器的金手指将来自系统板卡的双路并行4×25G速率电信号输入到光模块内，电信号由QSFP28电信号连接器分为两路4×25G的电信号，每一路的4×25G的电信号通过四路差分线传输到时钟数据恢复单元内，每一路25G电信号与独立的25G或者28G速率时钟信号恢复电路相对应，经过时钟数据恢复单元的调整再通过差分线传输到激光器驱动电路，经过激光器驱动电路的调整再通过四路差分线传输到激光器组件内，每一路25G电信号分别与独立的EML激光器组件相对应，经过激光器组件的处理，将4路电信号转化为λ0、λ1、λ2、λ3等四路独立的光信号，光信号传输至合波器之后，由合波器将四路25G速率的光信号λ0、λ1、λ2、λ3合成单路光信号，再耦合到单模光纤输出。

通过将两路4×25G速率光发送链路集成在一个小型化低功耗的QSFP28的封装结构内，通过QSFP28电信号连接器的金手指电气连接器将来自系统板卡双路并行4×25G速率的电信号输入到4×25G速率光发送链路内，实现双路100G速率的电信号到双路100G速率的光信号的转换，以此能够在不增加设备端口密度和硬件成本的基础上，将光模块的单向信号发送速率提高到并行2×4×25G，以此实现了数据传输容量和带宽的提升，降低了使用的局限性，使得本实用新型适用范围广。

实施例3：

在上述实施例的基础上，本实施例中，所述的QSFP28电信号连接器连接有微控制器，所述的时钟数据恢复组件、激光驱动组件和激光器组件分别与微控制器连接。微控制器通过IIC接口与系统板块电路实现通讯互连；微控制器单元对时钟数据恢复组件、激光驱动组件和激光器组件的供电部分实现电压调节、控制和监控。微控制器单元监控光模块的实时工作温度和实时工作电压，提供相应的告警和保护；微控制器单元通过IIC通讯接口对时钟数据恢复单元实施初始化配置、参数控制及状态监测；微控制器单元利用模数转换电路ADC对共计8路的EML激光器组件实现激光器工作稳定、偏置电流和输出光功率实现实时监测和告警；微控制器单元配合数模转换电路DAC对激光器驱动电路实现开环控制和调节，实现偏置电流、EA调制深度和交叉点的调整。

本实施中，系统板块电路指交换机或采集器等通讯板块。

实施例4：

在实施例3的基础上，本实施例中，所述的微控制器与激光器组件之间连接有TEC控制电路。TEC控制电路包括4路独立的半导体制冷控制回路，结合对应EML激光器内部的温度热敏电阻反馈，采用PID硬件回路控制，实现激光器工作温度的闭环控制和调整，确保激光器在全温工作范围-5℃～70℃内，其输出光波长工作在期望的工作波长范围内，按照100GBASE-LR4的协议标准，使合波器输出的四路光信号的中心波长依次是1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm，波长偏差范围为±1nm。

实施例5：

在上述实施例的基础上，本实施例中，所述的微控制器连接有电源电路。所述的电源电路提供+4.3V，+3.3V，+1.8V，-2V电源电压输出，结合微控制器114单元，实现电源电压输出调整、控制、监控及告警。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。