一种400Gb/s热插拔高速光收发模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光通信技术领域，尤其涉及一种400Gb/s热插拔高速光收发模块。
【背景技术】
[0002]近年来，随着高质量视频业务、云计算、大型数据中心和固定/移动互联网应用的需求持续增长，人们对信息量要求越来越多，对信息传递速率要求越来越快。运营商们也认识到带宽需求会随着数据爆炸不断提升，他们已经加速演进传输网络的步伐，从40G/100G向400Gbps升级，满足人们对速率的热切需求。
[0003]2014年3月CDFP行业联盟发布了 400G热插拨模块的多源协议CDFP MSA(400Gbpsform-factor pluggable Mult1-sources Agreement)，用于规范 400G模块的机械和电接口设计，其规范以OIF CE1-28GVSR和IEEE 802.3电气和光学接口标准为基础，提供具有热插拨外形尺寸的标准连接器和模块。协议中定义的紧凑的外形尺寸，有短型和长型两种款型。400G⑶FP主要用于电信、网络和企业计算环境中的资源密集型应用。
[0004]传统的光模块是采用分立元件组装而成的。以100G CFP为例，其包含4个分立的光发射组件(Transmitter Optical Subassembly, T0SA)、4 个光接收组件(ReceiverOptical Subassembly, ROSA)、波分复用器(MUX)、波分解复用器(DEMUX)等。其中，4对光收发组件通过柔性电路板(FPC)连接到电路板(PCB)上，PCB板上同时还贴装有微控制器(MicroControllerUnit，MCU)、时钟恢复芯片(Clock and DataRecovery, CDR)等。模块总装配面积约为80*145mm2，如图1所示。可以看出光收发器件占用了光模块的很大一部分面积，而且光收发元件本身的组装成本也不容忽视。随着对信息容量的需求越来越大，在同样光口密度下，需要更高速率的传输，例如，400G CDFP光模块的尺寸仅为100G CFP模块尺寸的三分之一左右，但内部分别包含了 16通道的25G接收和发射单元(未来还有8*50G、4*100G等方案)。因此，传统的分立组件的封装技术已经不能满足400G及其以上速率的光模块要求。另一方面，采用分立组件组装会受到封装中寄生效应的影响，使带宽受限。而且，每个分立元件必须在组装前分别进行性能测试，然后进行管壳封装，以确保组装产品的性能合格。例如封装过程中需要先对光发射组件和光接收组件进行性能测试，然后对带控制电路的光模块进行测试，这种封装方法无疑过程复杂，耗时费力。
【发明内容】
[0005]本发明实施例的目的在于提供一种400Gb/s热插拔高速光收发模块，以解决现有技术不能实现400Gb/s高速光收发模块的问题。
[0006]本发明实施例是这样实现的，一种400Gb/s热插拔高速光收发模块，光接口单元、光电收发单元和电接口单元；
[0007]所述光电收发单元包括:发射端数据时钟恢复电路芯片、驱动器芯片、激光器芯片、光探测器芯片、跨阻放大器芯片、接收端数据时钟恢复电路芯片和控制电路芯片；
[0008]所述发射端数据时钟恢复电路芯片接收所述电接口单元输入的电信号，进行预处理后的电信号通过所述驱动器芯片加载到所述激光器芯片上，所述激光器芯片将高速电信号转换成高速光信号后输出；
[0009]所述光探测器芯片接收输入光信号，并将所接收的光信号转换成为电信号后，传送到所述跨阻放大器芯片和所述接收端数据时钟恢复电路芯片，进行数据时钟采样和缓存处理，再传送到所述电接口单元；
[0010]所述光电收发单元里所述的发射端数据时钟恢复电路芯片、驱动器芯片、激光器芯片、光探测器芯片、跨阻放大器芯片、接收端数据时钟恢复电路芯片和控制电路芯片，通过引线键合或者焊接或者胶粘工艺贴装在电路板或柔性电路板上，进行电连接；
[0011]传输距离在500米及以内时，所述激光器芯片为25G垂直腔面发射激光器或直调激光器芯片；所述光探测器芯片为25Gb/s 二极管探测器芯片；
[0012]传输距离超过500米时，所述光电收发单元还包括波分复用器芯片和波分解复用器芯片，所述激光器芯片将所述高速电信号转换成所述高速光信号后经过所述波分复用器芯片复用后输出；所述波分解复用器芯片接收所述光信号，并将所接收光信号进行解复用，分成16路光信号后由所述光探测器芯片接收；所述激光器芯片为25G直接调制半导体激光器或电吸收调制激光器芯片；所述光探测器芯片为25Gb/s 二极管探测器或雪崩二极管探测器芯片。
[0013]第二种400Gb/s热插拔高速光收发模块，包括:光接口单元、光电收发单元和电接口单元；传输距离超过500米时，所述光电收发单元包括光电复用/解复用芯片、发射端数据时钟恢复电路芯片、驱动器芯片、跨阻放大器芯片、接收端数据时钟恢复电路芯片和控制电路芯片；
[0014]所述发射端数据时钟恢复电路芯片接收所述电接口单元输入的所述电信号，进行预处理后的所述电信号通过所述驱动器芯片加载到所述光电复用/解复用芯片上，通过电光转换后复用输出光信号；输入的光信号经过所述光电复用/解复用芯片解复用，进行光电转换后，传送到所述跨阻放大器芯片和所述接收端数据时钟恢复电路芯片，进行数据时钟采样和缓存处理，再传送到所述电接口单元；
[0015]所述光电复用/解复用芯片包含光电转换、电光转换、波分复用和解复用功能。
[0016]第三种400Gb/s热插拔高速光收发模块，包括:光接口单元、光电收发单元和电接口单元；
[0017]所述电接口单元用于提供模块与外部系统的通信接口 ；
[0018]所述光接口单元在传输距离在500米及以内时，为MPO型光接口或带状光纤；传输距离在500米以上时，为双联LC型光接口 ；
[0019]所述光电收发单元至少包括光电收发芯片和激光器芯片，所述光电收发芯片与所述激光器芯片之间的组装是通过微光学元件间的光路耦合后集成或者不耦合直接键合而成的；
[0020]传输距离在500米以上时，所述光电收发芯片为光电收发芯片一；
[0021]所述光电收发芯片一包括:发射端数据时钟恢复电路、驱动电路、调制电路、波分复用器、波分解复用器、光探测器、跨阻放大器、接收端数据时钟恢复电路和控制电路；
[0022]所述激光器芯片为连续激光器或可调激光器芯片；
[0023]所述发射端数据时钟恢复电路接收所述电接口单元输入的电信号，进行预处理后的高速电信号输入到驱动电路和调制电路，所述激光器芯片输出的光经过调制器调制后产生高速光信号，再经过所述波分复用器复用后输出；所述波分解复用器接收所述光信号，并将所接收光信号进行解复用，分成16路光信号后由所述光探测器接收，经过光电转换后传送到跨阻放大器和接收端数据时钟恢复电路，进行信号放大、数据时钟采样和缓存处理，再传送到电接口单元；所述控制电路完成对激光器芯片的自动功率控制、消光比补偿、软关断等的智能控制，以及对光探测器接收光功率的实时监控，从而实现对整个所述光收发模块的相关工作状态检测量的实时监控上报；
[0024]传输距离在500米及以内时，所述光电收发芯片为光电收发芯片二 ；
[0025]所述光电收发芯片二包括:发射端数据时钟恢复电路、驱动电路、光探测器、跨阻放大器、接收端数据时钟恢复电路和控制电路；
[0026]所述激光器芯片为25G垂直腔面发射激光器或直调激光器芯片；
[0027]所述发射端数据时钟恢复电路接收电信号，进行预处理后的高速电信号经驱动电路加载到所述激光器芯片上，激光器芯片将高速电信号转换成高速光信号后输出；接收的光信号传输到光接收探测器，经过光电转换后传送到跨阻放大器和接收端数据时钟恢复电路，进行信号放大、数据时钟采样和缓存处理，再传送到电接口单元；所述控制电路完成对激光器芯片的自动功率控制、消光比补偿、软关断等的智能控制，以及对光探测器接收光功率的实时监控，从而实现对整个所述光收发模块的相关工作状态检测量的实时监控上报。
[0028]第四种400Gb/s热插拔高速光收发模块，包括:光接口单元、光电收发单元和电接口单元；
[0029]所述电接口单元用于提供模块与外部系统的通信接口 ；
[0030]传输距离在500米以上时，所述光接口单元为双联LC型光接口 ；所述光电收发单元至少包括光电收发芯片三；
[0031]所述光电收发芯片三包括:发射端数据时钟恢复电路、驱动电路、调制电路、激光器、波分复用器、波分解复用器、光探测器、跨阻放大器、接收端数据时钟恢复电路和控制电路；
[0032]所述发射端数据时钟恢复电路接收所述电接口单元输入的电信号，进行预处理后的高速电信号输入到驱动器和调制器，所述激光器输出的光经过调制后产生高速