專利名稱：一種 40g/100g cfp 可插拔光電收發(fā)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型主要用于通信骨干網(wǎng)絡(luò)和超長距離干線網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸，特別是用于運(yùn)營商改擴(kuò)建和新建網(wǎng)絡(luò)中，所必須的40G/100G傳輸設(shè)備中的CFP (C Form-FactorPlugable)可插拔光電收發(fā)模塊。
背景技術(shù)：
隨著近年來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、數(shù)據(jù)下載、視頻傳輸數(shù)據(jù)、云計算的高容量需求的不斷增カロ，運(yùn)營商不得不提高用戶端和企業(yè)客戶端的帶寬。因此，針對ー些骨干網(wǎng)絡(luò)和長途干線網(wǎng)絡(luò)，改建和擴(kuò)建的擴(kuò)容需求就提上了日程。而網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容中的重點(diǎn)又取決于高速甚至超高速的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，運(yùn)行商因此也對設(shè)備商提出了更高ー些的設(shè)備集成及系統(tǒng)兼容性能。因此，設(shè)備商所需要的40G/100G光電轉(zhuǎn)換收發(fā)一體模塊的需求提上議程?；诂F(xiàn)在實際商用的情況和要求，以及兼容之前的部分骨干網(wǎng)絡(luò)，因此大多數(shù)主流光電模塊生產(chǎn)商都選擇了 IOG 光電收發(fā)一體模塊作為藍(lán)本，進(jìn)而開發(fā)及生產(chǎn)40G/100G光電收發(fā)一體模塊。IOG的光電模塊已經(jīng)大面積的商用，目前市場上主流的有2種模塊一 SFP+和XFP如圖I所示。其中2者的不同點(diǎn)僅在于XFP比SFP+多了ー個CDR(時鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)功能)。而40G/100G的CFP光電收發(fā)模塊，對于溫度、色散及頻譜效率的増加有更加嚴(yán)格要求。因此相比XFP模塊，CFP模塊在內(nèi)部的電路設(shè)計和光學(xué)器件的內(nèi)部組合更加復(fù)雜。目前最市場上的主流萬兆XFP光模塊內(nèi)部主要構(gòu)成如圖I所示，包括一個激光器驅(qū)動、一個探測器限放、一個時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)、ー個萬兆激光器組件、一個萬兆探測器組件、MCU單片機(jī)及EEPROM儲存器，XFP模塊上電后，電流通過PCB激光器驅(qū)動芯片后給前端的激光器信號，而后激光器的F1D接到電信號后,從前置的TO-CAN LD變成光信號輸出；光信號通過客戶實際要求傳輸距離后，回到探測器的LD光接ロ，經(jīng)過PIN-TIA光電ニ極管變成電信號，通過探測器驅(qū)動芯片并結(jié)合時鐘恢復(fù)數(shù)組回到交換機(jī)的MAC從而形成回路通信。在模塊工作的同吋，MCU單片機(jī)通過軟件實施讀取與記錄模塊實時的一些數(shù)據(jù)，譬如光功率、エ作電流、電壓等等。EEPROM存儲器則存儲該款XFP模塊的一些標(biāo)準(zhǔn)信息。以上監(jiān)控和存儲信息均符合國際SFF-8472\INF-8077i協(xié)議要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的為了應(yīng)對運(yùn)營商要求的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容、提速和云計算的需要，在充分考慮到當(dāng)前商用和后期網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容需求的條件下，提供一種可供客戶選擇的40G/100G CFP可插拔光電收發(fā)模塊，本實用新型符合國際IEEE802. 3ba標(biāo)準(zhǔn)和CFP MSA協(xié)議。本實用新型的技術(shù)方案為ー種40G/100G CFP可插拔光電收發(fā)模塊，包括數(shù)據(jù)控制與存儲單元、探測器電路單元、激光器電路單元；所述的數(shù)據(jù)控制與存儲單元由MDIO數(shù)據(jù)控制與管理接ロ、微控制器與存儲器組成，MDIO數(shù)據(jù)控制與管理接ロー端與CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備連接，另ー端與微控制器與存儲器連接，微控制器與存儲器分別與探測器電路單元、激光器電路單元相連；CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備的接收數(shù)據(jù)端與探測器電路單元的40G或IOOG限制放大器芯片及時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)組連接，光信號由LC形或者M(jìn)PO型光接ロ輸入后，最終轉(zhuǎn)換成電信號回到CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備；CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備的發(fā)射數(shù)據(jù)端與激光器電路單元的40G或100G激光驅(qū)動器芯片數(shù)組相連，并提供帶參考時鐘信號的電源信號給激光器電路單元，探測器電路單元的準(zhǔn)直器連接在線端的光信號輸入，激光器電路單元的波分復(fù)用器連接在線端的光信號輸出。所述的探測器電路單元由準(zhǔn)直器、解波分復(fù)用器、4通道或12通道PIN-TIA ニ極管探測器數(shù)組、40G或100G限制放大器芯片及時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)組組成，其中輸入光從LC形光接ロ或者M(jìn)PO型光接ロ輸入到探測器電路單元的準(zhǔn)直器，然后光通過準(zhǔn)直器對準(zhǔn)后又通過解波分復(fù)用器把I路光變成4路或者12路，后經(jīng)過4通道或者12通道PIN-TIA ニ極管探測器數(shù)組耦合后，光信號轉(zhuǎn)變成為電信號與相對應(yīng)的40G或100G限制放大器芯片及時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)組連接后，最終電信號返回到帶有CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備。所述的激光器電路單元由40G或100G激光驅(qū)動器芯片數(shù)組、4通道或12通道激光器數(shù)組、波分復(fù)用器組成，CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備電信號從交換機(jī)設(shè)備內(nèi)部提供時鐘型 號給激光器電路單元中的40G或100G激光驅(qū)動器芯片數(shù)組，而后電信號進(jìn)入到4通道或者12通道的激光器數(shù)組，轉(zhuǎn)變成4路或12路光信號后，通過波分復(fù)用器耦合后變成I路光信號，最后通過LC形光接ロ或者M(jìn)PO型光接ロ輸出。本實用新型的電信號從交換機(jī)設(shè)備的MAC處發(fā)送出帶參考時鐘信號的電源信號通過激光器電路單元后從另一端轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘杺鬏敚蝗缓髲脑诰€端接收回通信數(shù)據(jù)后，經(jīng)過探測器電路單元把光信號又轉(zhuǎn)變成為電信號，最終在交換機(jī)設(shè)備的MAC處接收反饋回來的信號。在模塊的電光、光電轉(zhuǎn)換的過程中，所有的數(shù)據(jù)均可通過電腦或者設(shè)備內(nèi)置的功能實時監(jiān)控，微控制器與存儲器中存儲ー些光收發(fā)模塊的核心參數(shù)，從而起到診斷網(wǎng)絡(luò)或者參數(shù)告警的功能。本實用新型結(jié)合其實際商用的情況和產(chǎn)品成本及原材料的考慮，不僅可以滿足客戶對產(chǎn)品提出的要求，也可以提高生產(chǎn)效率，根據(jù)后期光網(wǎng)絡(luò)及云計算的發(fā)展需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳壟c改迸，進(jìn)而體現(xiàn)出該款產(chǎn)品的可延續(xù)性。

圖I為常規(guī)萬兆XFP收發(fā)一體模塊構(gòu)成圖。圖2為本實用新型的光電模塊構(gòu)成圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)ー步的描述。如圖I所示，該XFP光收發(fā)模塊為單通道解決方案；包括I個萬兆的激光器、探測器、I顆萬兆的激光器驅(qū)動IC芯片、I顆帶時鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)的限放IC芯片及I顆模擬數(shù)字和寄存控制光收發(fā)模塊通信的MCU單片機(jī)。該款方案組成也僅僅只能滿足萬兆(IOG)及低速的信號通信及傳輸，而滿足不了現(xiàn)在超高速、大容量以及云計算的要求，因而，只能在基于該款方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實用新型，本實用新型所用部件都可市場購買得到。[0017]實施例本實用新型如圖2所示，該CFP光收發(fā)模塊大體上分為3個核心組成部分，數(shù)據(jù)控制與存儲單元、探測器電路單元、激光器電路單元；數(shù)據(jù)控制與存儲單元由MDIO數(shù)據(jù)控制與管理接ロ、微控制器、存儲器組成；通過電腦上層界面和底層協(xié)議從微控制器送出指令來配置40G/100G激光器和探測器芯片參數(shù)、存儲器信息和MDIO的通訊協(xié)議；其中通過配置后的寄存器通過軟件功能可以模擬出數(shù)字診斷功能，AOH地址和A2H地址均可滿足國際SFF-8472協(xié)議。探測器電路單元和激光器電路單元則是核心単元。尤其在電路設(shè)計這ー塊，可能還設(shè)計到溫度補(bǔ)償電路、制冷電路、波長 可調(diào)節(jié)電路等技術(shù)難點(diǎn)。該難點(diǎn)亦是今后網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的必須要克服和解決的問題。電信號結(jié)合設(shè)備中的參考時鐘從設(shè)備傳輸?shù)?0G/100G CFP模塊的后，首先是通過IC芯片廠家提供的支持VCSEL\DFB\EML的激光器驅(qū)動芯片后，然后再通過激光器數(shù)組。其中電信號(發(fā)射端數(shù)據(jù))從圖2中從右向左傳遞信號，通過激光器的ro后，且高效率的耦合后，信號再由前置的激光器LD發(fā)射出來通過準(zhǔn)直器準(zhǔn)對后，最后通過波分復(fù)用器輸出高效的40G或者100G的光信號。若選擇4通道的lOGb/s 1310nm相鄰4通道的激光器時候，相對應(yīng)的H)、準(zhǔn)直器也應(yīng)為4支，且波分復(fù)用器此時則是4通道的單模粗波分復(fù)用器。此時，該款CFP光電模塊則為40GBASE-LR4。若客戶選擇的是4通道的25Gb/s的1310nm相鄰4通道的激光器時候，則該款CFP可插拔光電收發(fā)模塊則為100GBASE-LR4。此時的光纖類型接ロ則是傳統(tǒng)的雙聯(lián)LC形光接ロ。若選擇4通道的10Gb/s 850nm VCSEL激光器的時候，則對應(yīng)的ro依然為4個，此時則選擇多模的波分復(fù)用器，而是通過耦合把4路光信號連接起來，通過MPO型光接ロ轉(zhuǎn)換成光信號輸出，此時則是40GBase-SR10 CFP可插拔光電收發(fā)模塊。若選擇12通道的10Gb/s 850 VCSEL激光器，則對應(yīng)的就為12個，同理，此時則需要通過束狀帶纖把12路信號耦合后連接起來再M(fèi)PO連接器輸出。此時，該款模塊則是IOOGBase-SRlO0本實用新型的激光器內(nèi)部實際是根據(jù)客戶的應(yīng)用來進(jìn)行配置，當(dāng)光電收發(fā)模塊是多模的時候，則選擇多模的波分復(fù)用器和準(zhǔn)直器；當(dāng)光電收發(fā)模塊是單模的時候，則需要加上單模的波分復(fù)用器和準(zhǔn)直器，從而達(dá)到耦合后高效率對準(zhǔn)對效果。光信號(接收端數(shù)據(jù))通過在線端的傳輸后，信號返回到探測器電路單元。首先，通過ー個準(zhǔn)直器接收到進(jìn)來的光后，然后通過解復(fù)用波分復(fù)用器在把I路光信號解復(fù)用成4路光信號，然后從左到右通過圖2中的準(zhǔn)直器、PD、TIA。此時光信號通過光電探測器數(shù)組后變?yōu)榱穗娦盘?，最后通過限制放大器芯片和時鐘數(shù)據(jù)模組后，最終回到交換機(jī)設(shè)備的MAC地址完成長距離電信號和光信號之間的互轉(zhuǎn)。同激光器數(shù)組ー樣，若選擇4通道的IOGb/s或者25Gb/s的探測器數(shù)組，此時相對應(yīng)的光電ニ極管也為經(jīng)過高效率耦合后的4通道PIN-TIA ;若客戶選擇12通道的lOGb/s探測器數(shù)組，則從在線端輸入的進(jìn)光將不會通過解波分復(fù)用器和準(zhǔn)直器，而是通過同一款MPO型光接ロ收到光后直接在內(nèi)部把信號分成12路，回到經(jīng)過耦合后的光電ニ極管，在通過限制放大器芯片和時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)組回到交換機(jī)設(shè)備的MAC地址。 在激光器電路單元和探測器電路單元工作的同吋，微控制器也會根據(jù)在電腦軟件寫進(jìn)控制器和存儲器的信息，來實時的監(jiān)控與記錄傳輸數(shù)據(jù)。若在CFP可插拔光電收發(fā)模塊工作的同時，因內(nèi)部溫度過高、散熱不及時造成模塊不能工作的話，那么模塊在設(shè)備上也會適時的顯示出告警提示。若在模塊自身可接收的范圍內(nèi)，它則會根據(jù)電路和芯片及激光器、探測器的性能優(yōu)化，作出最為恰當(dāng)?shù)膮?shù)配置從而在保持通信的同時延長模塊的使用壽命。本實用新型中采用的芯片數(shù)組、激光器數(shù)組和探測器數(shù)組雖然大部分都是通過IOG或者25G的光器件拼裝耦合而來，在體積和性能上沒有單ー 40G或者100G的器件那么出色，但是結(jié)合其實際商用的情況和產(chǎn)品成本及原材料的考慮，不僅可以滿足客戶對產(chǎn)品提出的要求，也可以提高生產(chǎn)之間的エ藝，根據(jù)后期光網(wǎng)絡(luò)及云計算的發(fā)展需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳壟c改迸，進(jìn)而體現(xiàn)出該款產(chǎn)品的可延續(xù)性。綜上所訴，本實用新型設(shè)計了ー種40G/100G CFP可插拔光電收發(fā)模塊。該光電模塊一端連接在線端的光信號輸入與輸出，另一端則連接交換機(jī)或其它帶CFP連接器設(shè)備。光纖激光器數(shù)組與光纖探測器數(shù)組間用MPO或者LC形光纖跳線相連接信號的輸入與輸出，從而可以替代成本昂貴的同軸電纜和銅纜，達(dá)到超高速短距離和長距離信號的傳輸與交換。以上實用新型方案對于行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的 情況下作出若干修改，這些修改也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.ー種40G/100G CFP可插拔光電收發(fā)模塊，包括數(shù)據(jù)控制與存儲單元、探測器電路単元、激光器電路單元；所述的數(shù)據(jù)控制與存儲單元由MDIO數(shù)據(jù)控制與管理接ロ、微控制器與存儲器組成，其特征在于=MDIO數(shù)據(jù)控制與管理接ロー端與CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備連接，另一端與微控制器與存儲器連接，微控制器與存儲器分別與探測器電路單元、激光器電路單元相連；CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備的接收數(shù)據(jù)端與探測器電路單元的40G或100G限制放大器芯片及時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)組連接；CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備的發(fā)射數(shù)據(jù)端與激光器電路單元的40G或100G激光驅(qū)動器芯片數(shù)組相連，并提供帶參考時鐘信號的電源信號給激光器電路單元，探測器電路單元的準(zhǔn)直器連接在線端的光信號輸入，激光器電路單元的波分復(fù)用器連接在線端的光信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的40G/100GCFP可插拔光電收發(fā)模塊，其特征在于所述的探測器電路單元由準(zhǔn)直器、解波分復(fù)用器、4通道或12通道PIN-TIA ニ極管探測器數(shù)組、40G或100G限制放大器芯片及時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)組組成，其中輸入光從LC形光接ロ或者M(jìn)PO型光接ロ輸入到探測器電路單元的準(zhǔn)直器，然后光通過準(zhǔn)直器對準(zhǔn)后又通過解波分復(fù)用器把I路光變成4路或者12路，后經(jīng)過4通道或12通道PIN-TIA ニ極管探測器數(shù)組耦合后，光信號轉(zhuǎn)變成為電信號與相對應(yīng)的40G或100G限制放大器芯片及時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)組連接后，最終電信號返回到帶有CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的40G/100GCFP可插拔光電收發(fā)模塊，其特征在干所述的激光器電路單元由40G或100G激光驅(qū)動器芯片數(shù)組、4通道或12通道激光器數(shù)組、波分復(fù)用器組成，CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備電信號從交換機(jī)設(shè)備內(nèi)部提供時鐘型號給激光器電路單元中的40G或100G激光驅(qū)動器芯片數(shù)組，而后電信號進(jìn)入到4通道或者12通道的激光器數(shù)組，轉(zhuǎn)變成4路或12路光信號后，通過波分復(fù)用器耦合后變成I路光信號，最后通過LC形光接ロ或者M(jìn)PO型光接ロ輸出。
專利摘要本實用新型涉及一種 40G/100G CFP 可插拔光電收發(fā)模塊，結(jié)構(gòu)為MDIO數(shù)據(jù)控制與管理接口一端與CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備連接，另一端與微控制器與存儲器連接，微控制器與存儲器分別與探測器電路單元、激光器電路單元相連；CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備的接收數(shù)據(jù)端與探測器電路單元連接；CFP連接器的交換機(jī)設(shè)備的發(fā)射數(shù)據(jù)端與激光器電路單元相連，并提供帶參考時鐘信號的電源信號給激光器電路單元，探測器電路單元的準(zhǔn)直器連接在線端的光信號輸入，激光器電路單元的波分復(fù)用器連接在線端的光信號輸出。本實用新型不僅可滿足客戶對產(chǎn)品提出的要求，也可提高生產(chǎn)效率，根據(jù)后期光網(wǎng)絡(luò)及云計算的發(fā)展需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳壟c改進(jìn)，進(jìn)而體現(xiàn)出本實用新型的可延續(xù)性。
文檔編號G02B6/42GK202512273SQ20122006671
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者侯平勝, 劉萬潤 申請人:武漢飛鵬光科技有限公司