Cfp光收发模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种CFP光收发模块，包括光发射单元、光接收单元、控制单元、数字诊断单元、供电单元、光接口单元和电接口单元，多组光发射组件将电信号转换成光信号输出到光波分复用器，经其合成一路光信号经光隔离器传输到光网络系统，多组光接收组件将接收的光信号转换成为电信号，经跨阻放大后转化为电压信号并传到限幅放大电路和数据时钟恢复电路，进行数据时钟采样并传送到电接口单元输出。本发明采用光集成方案进行合波和分波，减少了光纤绕纤及熔接的复杂性。发射光经过光波分复用器之后使用一个光隔离器，实现所有通道的抗反射要求，省去了光发射组件中的多个分离的光隔离器，大大简化了CFP光收发模块光路和结构的复杂性，降低了产品成本。
【专利说明】CFP光收发模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种CFP光收发模块。
【背景技术】
[0002]数据中心以及商用网络服务供货商都正在加快采用40G/100G的连接与传输，以满足多种业务，如线上视频、游戏、点对点(P2P)以及社交网络等推动的爆炸式的频宽增长需求。目前，40G/100G CFP光收发模块正在被广泛地采纳和部署，为更高频宽的传输提供了最高效的解决方案。40G/100G CFP光收发模块将满足数据通信和电信级网络对超高带宽要求，可应用于长距离回程到数据中心间的传输设备中，如路由器、交换机和光传输设备等。其自身的记忆体和数字诊断功能让其在光纤通信高速发展期间，得到了大批量的应用。
[0003]40G CFP光收发模块为新一代超高速小型化封装并行光模块，提供四路1Gbps速率共40Gbps的传输速率，即4万兆每秒，标准单模光纤可传输至1km距离，该模块利用并行光器件耦合技术将传统的4路万兆单链路合并封装到单个收发一体化模块中，在保持小封装低功耗的同时极大的扩展了传输带宽，是下一代高速光传输设备中的核心模块。如果每路的传输速率提高的25Gbps，则CFP光收发模块可提供10Gbps的传输速率。
[0004]CFP封装同时支持单模和多模光纤，适应各类速率、协议和链路长度，包括所有在IEEE 802.3ba工作组中完成的物理媒质相关(PMD)接口。对于40GbE，目标光接口包括100米的40Gbase-SR4和10公里的40Gbase_LR4 ;而10GbE则有三种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光收发模块支持热插拔，将满足数据通信和电信级网络对超高带宽要求，可应用于长距离回程到数据中心间的传输设备中，如路由器、交换机和光传输设备等。40Gbit/s系统可以更有效地使用传输频带,频谱效率较高；当40Gbit/s系统的成本降到lOGbit/s系统成本的2.5倍以下时，便可以实现大规模商用，从而降低传输成本；I个网元代替4个网元，可以减少OAM成本、复杂性以及备件数量；可以有效减少IP链路数量，提高节点的扩展性，改进核心网的效率和功能。
[0006]然而，现有的40Gb/s CFP光收发模块中，用于实现合波和分波功能的元件太多，大量使用波分复用(WDM)器件使得模块的成本较高，另外，也带来光纤绕纤及光纤熔接的复杂性，不利于生产。另外，为满足光信号抗反射要求，在每个光发射组件与系统合波元件之间均安装有光隔离器，导致模块复杂性和成本均较高，很有必要对此进行改进。
【发明内容】
[0007]本发明为了克服以上的不足，提出了一种CFP光收发模块。
[0008]本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:
一种CFP光收发模块，包括光发射单元、光接收单元、控制单元、数字诊断单元、供电单元、光接口单元和电接口单元，控制单元与光发射单元、光接收单元、电接口单元连接，所述数字诊断单元与电接口单元连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备，所述光发射单元包括多组光发射组件、多组激光器驱动单元、数据时钟恢复单元、光波分复用器和光隔离器，多组激光器驱动单元和数据时钟恢复电路接收电接口单元输入的多路电信号，进行调制放大处理，同时进行数据时钟采样和缓存处理，将电信号送入多组光发射组件，每个光发射组件将输入的电信号转换成光信号输出到光波分复用器，经过光波分复用器后合成一路光信号经光隔离器传输到光网络系统，所述光接收单元包括光波分解复用器、多组光接收组件、多组光探测器、多组限幅放大电路和数据时钟恢复电路，光波分解复用器将所接收光信号分成多路光信号，分别传输至多组光接收组件，每组光接收组件将接收的光信号转换成为电信号，电信号经过跨阻放大后转化为电压信号并传到限幅放大电路和数据时钟恢复电路，进行数据时钟采样和缓存处理，处理后的信号传送到电接口单元输出。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述多组光发射组件为四组、所述多组激光器驱动单元为四组、所述多组光接收组件为四组，所述多组光探测器为四组，所述多组限幅放大电路为四组，所述多路电信号为四路，所述多路光信号为四路。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述多组光发射组件为十组、所述多组激光器驱动单元为十组、所述多组光接收组件为十组，所述多组光探测器为十组，所述多组限幅放大电路为十组，所述多路电信号为十路，所述多路光信号为十路。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述光发射单元还包括预加重电路，对电信号进行预加重处理，所述光接收单元还包括均衡器，对电信号进行均衡处理。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述光发射组件采用直接调制激光器阵列，激光器阵列满足粗波分复用波长间隔。
[0013]在本发明的一个实施例中，所述光接收组件采用PIN型光电探测器阵列，探测器阵列满足粗波分复用波长间隔。
[0014]在本发明的一个实施例中，所述数字诊断单元包括逻辑控制与接口电路、A/D转化器和D/A转化器，逻辑控制与接口电路采集和处理模块数据，并进行监控，逻辑控制与接口电路的内部存储器存储模块信息和用户信息。
[0015]传统的CFP光收发模块实现合波和分波功能的普遍的做法是使用八个WDM，这样占用了很大的空间，不得不缩小PCB板空间，对电路设计和散热、电磁干扰都有很大的影响。同时多个WDM相互熔接，也非常好不利于光反射的处理，并增加光路损耗。我们采用光集成方案进行合波和分波，通过一个光波分复用器将实现多路(如四路或十路)粗波分复用的发射光信号合成一路光信号。同时通过一个光波分解复用器将一路光信号分成四路粗波分复用的光信号。此方案大大减少了 WDM数量，降低了产品成本，减少了光纤绕纤及光纤熔接的复杂性，优化了产品工艺，使生产更为便捷。
[0016]在减小回波损耗的措施上，本发明通过在发射光载波经过光波分复用器之后将使用一个光隔离器，实现所有通道的光信号抗反射要求。通过对发射器件内部的光学设计，此方案可以满足性能指标要求。本发明的多组光发射组件中均可以不带光隔离器，从而将光发射单元件中普遍使用的多个分离的光隔离器减去，对于四路CFP光收发模块节省了三个光隔离器，对于十路CFP光收发模块则节省了九个光隔离器，大大简化了 CFP光收发模块光路和结构的复杂性，同时提高了 CFP光收发模块的可靠性，并节省了成本。
[0017]本发明CFP光收发模块集成度高，性能稳定，并具备较高的可靠性。模块内部集成了时钟数据恢复电路，具有很好的高频去抖特性，有利于同步数据在传送过程中时钟数据的恢复。本发明CFP光收发模块还集成了预加重和均衡功能，有利于改善模块的高频端响应，从而增大带宽。光发射组件(202)可以使用常见的直接调制激光器阵列，来实现长距离传输，极大地降低了产品的成本。另外，光接收单元采用雪崩光电二极管型探测器阵列，灵敏度高，也有利于信号的长距离传输。
[0018]
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的实施例一的CFP光收发模块的结构示意图。
[0020]
【具体实施方式】
[0021]下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0022]实施例一:
一种CFP光收发模块，包括光发射单元(I)、光接收单元(2)、控制单元(3)、数字诊断单元(4)、供电单元、光接口单元(5)和电接口单元(6)，控制单元与光发射单元、光接收单元、电接口单元连接，所述数字诊断单元与电接口单元连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备，所述光发射单元(2)包括四组光发射组件(T0SA)、四组激光器驱动单元(LD，LaserDriver)、预加重电路、数据时钟恢复单元(⑶R)、光波分复用器(PLC MUX)和光隔离器(Isolator),四组激光器驱动单元(LD)和数据时钟恢复电路(⑶R)接收电接口单元(5)输入的四路电信号，进行调制放大和预加重处理，同时进行数据时钟采样和缓存处理，将电信号送入四组光发射组件(T0SA)，每个光发射组件将输入的电信号转换成光信号输出到光波分复用器(PLC MUX)，经过光波分复用器后和合成一路光信号经光隔离器传输到光网络系统，所述光接收单元(2)包括光波分解复用器(PLC DEMUX)、四组光接收组件(ROSA)、四组限幅放大电路(LA，Limiting Amplifier)、均衡电路和数据时钟恢复电路(⑶R)，光波分解复用器(PLC DEMUX)将所接收光信号分成四路光信号，分别传输至四组光接收组件(ROSA )，每组光接收组件将接收的光信号转换成为电信号，电信号经过跨阻放大后转化为电压信号并传到限幅放大电路(LA)和均衡电路、数据时钟恢复电路(CDR)，进行数据时钟采样和均衡、缓存处理，处理后的信号传送到电接口单元输出。
[0023]本实施例的光发射组件(TOSA)采用直接调制激光器阵列，激光器阵列满足IEEE802.3ba规定的粗波分复用波长间隔，其中心波长分别为:1271 nm, 1291 nm, 1311 nm和1331 nm。本实施例的光接收组件(ROSA)采用雪崩光电二极管型探测器阵列，探测器阵列满足IEEE 802.3ba规定的粗波分复用波长间隔，其中心波长分别为:1271 nm, 1291 nm,1311 nm 和 1331 nm。
[0024]本实施例的数字诊断单元(DDM)包括逻辑控制与接口电路、A/D转化器和D/A转化器，逻辑控制与接口电路采集和处理模块数据，并进行监控，逻辑控制与接口电路的内部存储器存储模块信息和用户信息。
[0025]供电单元包括电源控制器，控制各功能单元的开启与关闭；所述电接口单元为148 PIN电接口单元，提供模块电源及与外部系统进行通信的接口。
[0026]本实施例的CFP光收发模块的发射部分工作原理如下: 发射单元的作用是完成电信号到光信号的转换，主要包含激光器芯片和监控光电二极管芯片、球透镜以及单模光纤。输入电信号驱动激光器芯片发光，光信号通过球透镜耦合到单模光纤中。球透镜起到光学聚焦的作用。激光器驱动电路用于驱动和控制激光器工作。首先，输入模块的电数据信号由激光器驱动电路接收，并调制到激光器的驱动电流上，驱动激光器发出带有数据调制信号的激光。激光器驱动电路具备自动功率控制(APC)功能，监控光电二极管芯片监视激光器芯片的背向光功率，并将输出光电流信号反馈到自动功率控制电路，自动功率控制电路对激光器的工作条件进行调整，以使其输出光功率稳定。
[0027]接收部分工作原理如下:
接收部分一般由光接收组件及主放大器组成，其中光接收组件由光探测器及跨阻放大器组成。从模块接收光接口处输入模块的光数据信号，通过模块内部的光探测器转换为电信号，输入到跨阻放大器进行放大为电压信号，前置跨阻放大器具备自动增益控制(AGC)功能，对小功率输入光转换后的小幅度电信号采用大增益的放大倍数，而对大功率输入光转换后的大幅度信号采用小增益的放大倍数，从而使其输出的电信号幅度波动大大小于输入光信号功率的波动幅度。主放大器接收经前置放大器放大后的信号进行二级放大，输出模块的电数据信号。这样，输入模块的光信号经上述光电转换及二级放大后，在模块的电数据输出端保持恒定的输出，不会随输入光信号的大小变化而波动。
[0028]本实施例的发射部分和接收部分均配置有数据时钟恢复功能，保证光电信号在传输中的同步。
[0029]实施例二:
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的光发射组件(TOSA)为十组、激光器驱动单元(LD)为十组、光接收组件(ROSA)为十组，限幅放大电路(LA)为十组，电信号为十路，光信号为十路。
[0030]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种CFP光收发模块，包括光发射单元、光接收单元、控制单元、数字诊断单元、供电单元、光接口单元和电接口单元，控制单元与光发射单元、光接收单元、电接口单元连接，所述数字诊断单元与电接口单元连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备，其特征在于，所述光发射单元包括多组光发射组件、多组激光器驱动单元、数据时钟恢复单元、光波分复用器和光隔离器，多组激光器驱动单元和数据时钟恢复电路接收电接口单元输入的多路电信号，进行调制放大处理，同时进行数据时钟采样和缓存处理，将电信号送入多组光发射组件，每个光发射组件将输入的电信号转换成光信号输出到光波分复用器，经过光波分复用器后合成一路光信号经光隔离器传输到光网络系统，所述光接收单元包括光波分解复用器、多组光接收组件、多组光探测器、多组限幅放大电路和数据时钟恢复电路，光波分解复用器将所接收光信号分成多路光信号，分别传输至多组光接收组件，每组光接收组件将接收的光信号转换成为电信号，电信号经过跨阻放大后转化为电压信号并传到限幅放大电路和数据时钟恢复电路，进行数据时钟采样和缓存处理，处理后的信号传送到电接口单元输出。
2.根据权利要求1所述的CFP光收发模块，其特征在于，所述多组光发射组件为四组、所述多组激光器驱动单元为四组、所述多组光接收组件为四组，所述多组光探测器为四组，所述多组限幅放大电路为四组，所述多路电信号为四路，所述多路光信号为四路。
3.根据权利要求1所述的CFP光收发模块，其特征在于，所述多组光发射组件为十组、所述多组激光器驱动单元为十组、所述多组光接收组件为十组，所述多组光探测器为十组，所述多组限幅放大电路为十组，所述多路电信号为十路，所述多路光信号为十路。
4.根据权利要求1-3所述的CFP光收发模块，其特征在于，所述光发射单元还包括预加重电路，对电信号进行预加重处理，所述光接收单元还包括均衡器，对电信号进行均衡处理。
5.根据权利要求1-3所述的CFP光收发模块，其特征在于，所述光发射组件采用直接调制激光器阵列，激光器阵列满足粗波分复用波长间隔。
6.根据权利要求1-3所述的CFP光收发模块，其特征在于，所述光接收组件采用PIN型光电探测器阵列，探测器阵列满足粗波分复用波长间隔。
7.根据权利要求1-3所述的CFP光收发模块，其特征在于，所述数字诊断单元包括逻辑控制与接口电路、A/D转化器和D/A转化器，逻辑控制与接口电路采集和处理模块数据，并进行监控，逻辑控制与接口电路的内部存储器存储模块信息和用户信息。
【文档编号】H04B10/25GK104348553SQ201310329676
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】谢艺力, 梁韬 申请人:深圳新飞通光电子技术有限公司