一種用于光纖通道的高速光模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型適用于光模塊領(lǐng)域，提供一種用于光纖通道的高速光模塊，可以用于16G光纖通道，包括發(fā)射、接收、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)和控制等部分。該光模塊可以向下兼容8G光纖通道和4G光纖信道的應(yīng)用，支持光路環(huán)回和電路環(huán)回診斷測試，提供穩(wěn)定的接收告警。本實用新型光模塊作為光纖通道系統(tǒng)之間的接口和光存儲網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備之間的接口，具有小型化、低功耗特德，可以提高端口應(yīng)用密度；支持熱插拔，方便系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試，可實現(xiàn)不掉電更換光模塊；支持?jǐn)?shù)字診斷接口，網(wǎng)管可以通過通訊接口監(jiān)控光模塊工作狀態(tài)。
【專利說明】一種用于光纖通道的高速光模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光纖通道的高速光模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，光收發(fā)模塊在光通信領(lǐng)域重要的地位日益顯著，光通信器件及其技術(shù)也在向模塊化、高速化、集成化、多種應(yīng)用場合、多功能、靈活性、低成本方向發(fā)展，高速度、高質(zhì)量的光纖通信已成為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
[0003]光纖通道技術(shù)是一項新興的網(wǎng)絡(luò)存儲交換技術(shù)，它可以提供有效連接和高帶寬，能夠在存儲器、服務(wù)器和不同節(jié)點(diǎn)之間實現(xiàn)大型數(shù)據(jù)文件的傳輸。光纖通道也是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，用于在計算機(jī)和計算機(jī)子系統(tǒng)接口之間傳輸信息。
[0004]16G光纖通道是為高寬帶應(yīng)用程序和設(shè)備設(shè)計的，包括ISL(Cisco Inter-SwitchLink Protocol，思科交換鏈路內(nèi)協(xié)議)、數(shù)據(jù)遷移、虛擬桌面基礎(chǔ)設(shè)施、SSD或內(nèi)存陣列。16G光纖通道的另一種應(yīng)用是數(shù)據(jù)中心之間、存儲陣列之間或者云之間的鏈接。16G光纖通道標(biāo)準(zhǔn)加倍提高了光纖通道物理接口的速度，改善了前幾代光纖通道技術(shù)，采用64b/66b編碼和線性變量，不但每比特消耗更少的電力，而且可以提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，更少的設(shè)備管理，使用更少的端口，可以減少集線器、交換機(jī)和終端設(shè)備的數(shù)量。而目前市場上比較常見的是4G/8G光纖通道光模塊，已經(jīng)無法適應(yīng)于行業(yè)發(fā)展。
實用新型內(nèi)容
[0005]鑒于上述問題，本實用新型目的在于提供一種用于光纖通道的高速光模塊，該高速光收發(fā)模塊作為光纖通道系統(tǒng)之間的接口和光存儲網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備之間的接口，具有小型化、熱插拔、低功耗和數(shù)字診斷等優(yōu)點(diǎn)，滿足日益增長的16G光纖通道應(yīng)用要求。
[0006]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，所述用于光纖通道的高速光模塊，包括:
[0007]可熱插拔電連接器，用于為光模塊與系統(tǒng)板之間提供數(shù)據(jù)、信號傳輸電接口 ；
[0008]發(fā)射整形電路，用于對接收到的發(fā)射電信號進(jìn)行整形，以補(bǔ)償傳輸介質(zhì)中的損耗、復(fù)位抖動預(yù)算；
[0009]發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元，用于從發(fā)射電信號中提取出同步信號，并進(jìn)行定時判決、消除抖動和噪聲，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號；
[0010]二極管驅(qū)動電路，用于提供合適的偏置電流和調(diào)制電流，以驅(qū)動垂直腔發(fā)射激光二極管；
[0011]垂直腔發(fā)射激光二極管，用于對接收到的電信號進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，并輸出光信號；
[0012]探測器，用于接收光信號，并完成光電轉(zhuǎn)換；
[0013]前置放大電路，用于對接收到的電信號進(jìn)行初步放大；
[0014]限幅放大電路，用于對接收到的電信號進(jìn)行進(jìn)一步放大；
[0015]接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元，用于從接收電信號中提取出同步信號，并進(jìn)行定時判決、消除抖動和噪聲，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號；
[0016]接收均衡電路，用于優(yōu)化連接性能和色散參數(shù)；
[0017]控制單元，用于根據(jù)網(wǎng)管下發(fā)的控制指令，配置光模塊的工作模式，以及監(jiān)控光模塊的工作狀態(tài)，并上報相關(guān)數(shù)據(jù)；
[0018]所述可熱插拔電連接器、發(fā)射整形電路、發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、二極管驅(qū)動電路、垂直腔發(fā)射激光二極管順次連接；所述探測器、前置放大電路、限幅放大電路、接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、接收均衡電路、可熱插拔電連接器順次連接；所述控制單元分別與所述發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、二極管驅(qū)動電路、限幅放大電路、接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、可熱插拔電連接器連接。
[0019]進(jìn)一步的，所述二極管驅(qū)動電路內(nèi)部集成有眼圖整形器和自動功率控制環(huán)。
[0020]進(jìn)一步的，所述高速光模塊還包括:
[0021]人眼安全電路，用于持續(xù)監(jiān)控垂直腔發(fā)射激光二極管的光輸出功率，當(dāng)檢測到某個不安全條件況超出了定義范圍時，關(guān)斷發(fā)射部分。
[0022]進(jìn)一步的，所述高速光模塊還包括:
[0023]告警控制電路，包括信號標(biāo)識器、接地的取樣電阻；所述告警控制電路用于將輸出的光信號經(jīng)接收信號標(biāo)識器，得到對應(yīng)的探測器電流鏡像值，通過接地取樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓后，輸入控制單元，以使控制單元實時采集接收的光信號大小，當(dāng)接收到的光信號小于功率閾值時，輸出告警信號。
[0024]進(jìn)一步的，所述光模塊的工作模式包括正常收發(fā)模式、光路環(huán)回模式和電路環(huán)回模式。
[0025]本實用新型的有益效果是:本實用新型提供的高速光模塊采用850nmVCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔面發(fā)射激光器)，工作電流小；調(diào)制速度快，比特速率達(dá)14.025G ;備有數(shù)字監(jiān)測接口，提供光模塊的實時狀態(tài)參數(shù)；可以實現(xiàn)光環(huán)回和電環(huán)回；提供穩(wěn)定的接收告警方式；經(jīng)驗證,在50um的MMF(2000MHz.km)上可以傳輸可達(dá)100米。16G光纖通道采用本實用新型光模塊，可以使用更少的端口，每比特功耗更少，是可以將更高層次速度和連接端口密度帶到新一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的短距離產(chǎn)品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型實施例提供的用于光纖通道的高速光模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0027]圖2是本實用新型實施例提供的高速光模塊光路環(huán)回診斷測試示意圖；
[0028]圖3是本實用新型實施例提供的高速電模塊光路環(huán)回診斷測試示意圖。

【具體實施方式】
[0029]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0030]為了說明本實用新型所述的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來進(jìn)行說明。
[0031]如圖1所示，本實用新型實施例提供的用于光纖通道的高速光模塊，包括:
[0032]可熱插拔電連接器1，用于為光模塊與系統(tǒng)板之間提供數(shù)據(jù)、信號傳輸電接口 ；
[0033]發(fā)射整形電路2，用于對接收到的發(fā)射電信號進(jìn)行整形，以補(bǔ)償傳輸介質(zhì)中的損耗、復(fù)位抖動預(yù)算；
[0034]發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元3，用于從發(fā)射電信號中提取出同步信號，并進(jìn)行定時判決、消除抖動和噪聲，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號；
[0035]二極管驅(qū)動電路4，用于提供合適的偏置電流和調(diào)制電流，以驅(qū)動垂直腔發(fā)射激光二極管；
[0036]垂直腔發(fā)射激光二極管5，用于對接收到的電信號進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，并輸出光信號；
[0037]探測器6，用于接收光信號，并完成光電轉(zhuǎn)換；
[0038]前置放大電路7，用于對接收到的電信號進(jìn)行初步放大；
[0039]限幅放大電路8，用于對接收到的電信號進(jìn)行進(jìn)一步放大；
[0040]接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元9，用于從接收電信號中提取出同步信號，并進(jìn)行定時判決、消除抖動和噪聲，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號；
[0041]接收均衡電路10，用于優(yōu)化連接性能和色散參數(shù)；
[0042]控制單元11，用于根據(jù)網(wǎng)管下發(fā)的控制指令，配置光模塊的工作模式，以及監(jiān)控光模塊的工作狀態(tài)，并上報相關(guān)數(shù)據(jù)；
[0043]所述可熱插拔電連接器1、發(fā)射整形電路2、發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元3、二極管驅(qū)動電路4、垂直腔發(fā)射激光二極管5順次連接；所述探測器6、前置放大電路7、限幅放大電路8、接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元9、接收均衡電路10、可熱插拔電連接器I順次連接；所述控制單元11分別與所述發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元3、二極管驅(qū)動電路4、限幅放大電路8、接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元9、可熱插拔電連接器I連接。
[0044]本實施例提供的高速光模塊用于16G光纖通道，包括發(fā)射、接收、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)和控制等部分。在使用時，將高速光模塊插在系統(tǒng)設(shè)備電接口上，光模塊與系統(tǒng)設(shè)備的系統(tǒng)板可進(jìn)行數(shù)據(jù)、信號交互。具體的，在光發(fā)射部分，來自系統(tǒng)板的輸入電信號經(jīng)過發(fā)射整形電路進(jìn)行信號整形，以補(bǔ)償傳輸介質(zhì)中的損耗，復(fù)位抖動預(yù)算；然后經(jīng)過發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元恢復(fù)出同步信號和數(shù)據(jù)信號，之后經(jīng)驅(qū)動電路給VCSEL提供合適的偏置電流和調(diào)制電流，優(yōu)選的，所述驅(qū)動電路內(nèi)部集成眼圖整形器和自動功率控制環(huán)，驅(qū)動電路驅(qū)動VCSEL發(fā)光，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。在光接收部分，探測器接收來自系統(tǒng)輸入的光信號，轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)前置放大電路和限幅放大后，得到放大后的電信號，然后經(jīng)過接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元恢復(fù)出同步信號和數(shù)據(jù)信號，最后通過接收均衡電路輸出電信號。所述接收均衡電路采用使用高峰值的均衡器，以優(yōu)化連接性能和色散等參數(shù)。
[0045]本實用新型實施例提供的高速光模塊可以向下兼容SG光纖通道和4G光纖信道的應(yīng)用，高速光模塊為了協(xié)助本地主機(jī)或遠(yuǎn)程診斷優(yōu)化，設(shè)置了高速數(shù)據(jù)光路環(huán)回和電路環(huán)回功能，以協(xié)助本地主機(jī)或遠(yuǎn)程診斷和優(yōu)化時序。環(huán)回功能可通過I2C總線控制，即控制單元與可熱插拔電連接器采用I2C接口連接，控制單元包括EEPR0M。本實施例中，控制單元包括數(shù)字診斷接口，通過該接口網(wǎng)管可以監(jiān)控光模塊工作狀態(tài)。
[0046]如圖2所示的光路環(huán)回診斷測試示意圖(圖中未示出控制單元)。首先網(wǎng)管通過配置光模塊的EEPROM來設(shè)置光模塊的工作模式，光模塊接收到命令后完成不同工作模式的實現(xiàn)，這里設(shè)置光模塊的工作模式為光路環(huán)回模式。在此模式下，光信號走向如下:
[0047]探測器= > 前置放大電路= > 限幅放大電路= > 接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元= > 發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元=>二極管驅(qū)動電路= >垂直腔發(fā)射激光二極管。
[0048]每當(dāng)接收到一位光信號，通過接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元和發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元清除抖動，重新由光路發(fā)送出來。此時光模塊自發(fā)自收，根據(jù)環(huán)回情況可診斷光路的故障情況和故障點(diǎn)，優(yōu)化光模塊。光模塊支持兩種不同方式的光路環(huán)回，分別為可熱插拔電連接器電信號輸出正常和可熱插拔電連接器電信號輸出關(guān)斷。
[0049]如圖3所示的電路環(huán)回診斷測試示意圖(圖中未示出控制單元)。首先網(wǎng)管通過配置光模塊的EEPROM來設(shè)置光模塊的工作模式，光模塊接收到命令后完成不同工作模式的實現(xiàn)，這里設(shè)置光模塊的工作模式為電路環(huán)回模式。在此模式下，電信號走向如下:
[0050]發(fā)射整形電路= > 發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元= > 接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元= > 接收均衡電路。
[0051]每當(dāng)接收到一位電信號，通過發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元和接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元清除抖動，重新由電路發(fā)送出來。此時光模塊自發(fā)自收，根據(jù)環(huán)回情況可診斷光路的故障情況和故障點(diǎn)，優(yōu)化時序。光模塊支持兩種不同方式的電路路環(huán)回，分別為VCSEL發(fā)光正常和VCSEL發(fā)光關(guān)斷。
[0052]另外，作為一種優(yōu)選實施方式，本實施例提供的高速光模塊還包括:
[0053]人眼安全電路，用于持續(xù)監(jiān)控VCSEL的光輸出功率，當(dāng)檢測到某個不安全條件況超出了定義范圍時，關(guān)斷發(fā)射部分。這種不安全的條件可能來自于系統(tǒng)主板，比如是電壓波動、不平衡的編碼，或者是光模塊的內(nèi)部故障。本高速光模塊滿足CLASSl級人眼安全設(shè)計，符合集成電路可靠性試驗標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[0054]進(jìn)一步的，所述高速光模塊還包括:
[0055]告警控制電路，包括信號標(biāo)識器、接地的取樣電阻，用于將輸出的光信號經(jīng)接收信號標(biāo)識器，得到對應(yīng)的探測器電流鏡像值，通過接地取樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓后，輸入控制單元，以使控制單元實時采集接收的光信號大小，當(dāng)接收到的光信號小于功率閾值時，輸出告警信號。滯回設(shè)計大于ldB，能夠避免告警輸出電平在輸入信號接近門限時出現(xiàn)啁啾。
[0056]綜上，本實施例提供了一種用于用于光纖通道的高速光模塊，光模塊工作速率高、速率兼容性好、控制方便。經(jīng)驗證，本實用新型提供的高速光模塊，工作溫度范圍可達(dá)-5?75度，整個溫度范圍內(nèi)光功率穩(wěn)定，光眼圖和電眼圖滿足標(biāo)準(zhǔn)模板要求，眼圖余量大，抖動性能好。光模塊支持環(huán)回功能，協(xié)助本地主機(jī)或遠(yuǎn)程診斷和優(yōu)化時序，方便控制和確認(rèn)問題?；诠β士刂频慕邮崭婢绞胶痛笥贗dB的之后，提供穩(wěn)定的告警輸出電平信號。
[0057]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光纖通道的高速光模塊，其特征在于，所述高速光模塊包括: 可熱插拔電連接器，用于為光模塊與系統(tǒng)板之間提供數(shù)據(jù)、信號傳輸電接口 ； 發(fā)射整形電路，用于對接收到的發(fā)射電信號進(jìn)行整形，以補(bǔ)償傳輸介質(zhì)中的損耗、復(fù)位抖動預(yù)算； 發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元，用于從發(fā)射電信號中提取出同步信號，并進(jìn)行定時判決、消除抖動和噪聲，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號； 二極管驅(qū)動電路，用于提供合適的偏置電流和調(diào)制電流，以驅(qū)動垂直腔發(fā)射激光二極管； 垂直腔發(fā)射激光二極管，用于對接收到的電信號進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，并輸出光信號； 探測器，用于接收光信號，并完成光電轉(zhuǎn)換； 前置放大電路，用于對接收到的電信號進(jìn)行初步放大； 限幅放大電路，用于對接收到的電信號進(jìn)行進(jìn)一步放大； 接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元，用于從接收電信號中提取出同步信號，并進(jìn)行定時判決、消除抖動和噪聲，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號； 接收均衡電路，用于優(yōu)化連接性能和色散參數(shù)； 控制單元，用于根據(jù)網(wǎng)管下發(fā)的控制指令，配置光模塊的工作模式，以及監(jiān)控光模塊的工作狀態(tài)，并上報相關(guān)數(shù)據(jù)； 所述可熱插拔電連接器、發(fā)射整形電路、發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、二極管驅(qū)動電路、垂直腔發(fā)射激光二極管順次連接；所述探測器、前置放大電路、限幅放大電路、接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、接收均衡電路、可熱插拔電連接器順次連接；所述控制單元分別與所述發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、二極管驅(qū)動電路、限幅放大電路、接收時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、可熱插拔電連接器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于光纖通道的高速光模塊，其特征在于，所述二極管驅(qū)動電路內(nèi)部集成有眼圖整形器和自動功率控制環(huán)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于光纖通道的高速光模塊，其特征在于，所述高速光模塊還包括: 人眼安全電路，用于持續(xù)監(jiān)控垂直腔發(fā)射激光二極管的光輸出功率，當(dāng)檢測到某個不安全條件況超出了定義范圍時，關(guān)斷發(fā)射部分。
4.如權(quán)利要求3所述的用于光纖通道的高速光模塊，其特征在于，所述高速光模塊還包括: 告警控制電路，包括信號標(biāo)識器、接地的取樣電阻；用于將輸出的光信號經(jīng)接收信號標(biāo)識器，得到對應(yīng)的探測器電流鏡像值，通過接地取樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓后，輸入控制單元，以使控制單元實時采集接收的光信號大小，當(dāng)接收到的光信號小于功率閾值時，輸出告警信號。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的用于光纖通道的高速光模塊,其特征在于,所述光模塊的工作模式包括正常收發(fā)模式、光路環(huán)回模式和電路環(huán)回模式。
【文檔編號】H04B10/2507GK204231356SQ201420598716
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】秦艷, 柏柳, 楊瑾 申請人:武漢電信器件有限公司