CN102231650A - 10g sfp+lr光模块 - Google Patents

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胡峰
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Abstract

本发明提供一种10G SFP+LR光模块，包括供电单元、光发射与接收单元、数字诊断单元、20PIN电接口单元；供电单元分别与光发射与接收单元、数字诊断单元、20PIN电接口单元连接；光发射与接收单元与20PIN电接口单元连接，将输入的电信号转换为光信号输出和将输入的光信号转换为电信号输出；光发射与接收单元与数字诊断单元连接，提供光检测信号；数字诊断单元与20PIN电接口单元连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备。在光发射与光接收单元中集成了时钟数据恢复电路，具有CDR功能，集成度高、电路简单、功耗低，实现了XFP SONET的小型化，方便客户端调试，满足光网络市场发展的需求。

Description

10G SFP+LR光模块
技术领域
本发明涉及一种应用于高速同步光传输网络的小封装可热插拔光收发模块，尤其涉及一种10G SFP+LR光模块。 
背景技术
随着通讯网络技术的高速发展，光纤通讯技术得到广泛应用和普及，尤其宽带业务的广泛应用，对光网络系统的容量和密集度都有了更高的要求，通信网干线传输容量的不断扩大及速率的不断提高使得光纤通信成为现代信息网络的主要传输手段，在现在的光通信网络中，如广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)所需要的作为核心光电子器件之一的光收发模块的种类越来越多，要求也越来越高，复杂程度也以惊人的速度发展。光收发模块的急剧增加导致了多样性，需要不断发展相关技术满足这样应用需求。也促使适应LC接口的小封装可热插拔(Enhanced 8.5and 10Gigabit Small Form Factor Pluggable Module，简称“SFP+”)模块的出现。对于熟知的XFP是10 Gigabit Small Form Factor Pluggable万兆以太网收发光模块。SFP+比XFP外观尺寸更小，具有比XFP封装更紧凑的外形，而且功耗不到1W。此外，SFP+还提供较XFP更高的安装密度。另外因为体积更小，SFP+将信号调制功能，串行/解串器、MAC、时钟和数据恢复(CDR)，以及电子色散补偿(EDC)功能从模块移到主板卡上，由于SFP+具有低功耗、集成化使用、更换灵活的优点，是下一代光网络主流的使用器件。 
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种10G SFP+LR光模块。 
本发明的目的通过以下技术方案来实现： 
10G SFP+LR光模块，特点是：包括光发射与接收单元、数字诊断单元、供电单元、20PIN电接口单元，其中，所述供电单元分别与光发射与接收单元、数字诊断单元、20PIN电接口单元连接，提供电源输入；光发射与接收单元与数字诊断单元连接，提供光检测信号；光发射与接收单元与20PIN电接口单元连接，将输入的电信号转换为光信号输出和将接收的光信号转换为电信号输出；数字诊断单元与20PIN电接口单元连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备； 
所述光发射与接收单元包括光发射组件、限幅放大电路/CDR、光接收组件、激光器驱动/CDR和D/A转换器，光接收组件接收光同步网络传来的光信号，将其转换成为电信号，一级放大后传送到限幅放大电路/CDR进行二级放大，并时钟数据采样和缓存处理，放大后的信号传送到20PIN电接口单元；激光器驱动/CDR接收20PIN电接口单元输入的电信号，调制放大处理，并时钟数据采样和缓存处理，送入光发射组件，光发射组件将输入的电信号转换成光信号输出到同步光网络系统中，D/A转换器对MCU微处理器输出的数字电压信号转换成模拟电压信号，送入激光器驱动/CDR，激光器驱动/CDR将模拟电压信号转换为电流信号送入光发射组件，驱动其发出光信号； 
所述供电单元，包括电源控制器，控制各功能单元的开启与关闭； 
所述数字诊断单元，包括MCU处理器和外部存储器，MCU处理器采集和处理模块数据和监控模块数据，外部存储器存储模块信息和用户信息； 
所述20PIN电接口单元，提供模块电源及与外部系统进行通信的接口。 
进一步地，上述的10G SFP+LR光模块，所述光发射与接收单元集成 有时钟数据恢复电路。 
更一步地，上述的10G SFP+LR光模块，所述光发射与接收单元集成有激光器驱动和限幅放大电路。 
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在： 
本发明低功耗10G SFP+LR光模块设计新颖，具有高速光电转换功能，集成度高，功耗低，体积小，性能稳定，采用高效率低功耗光发射与接收组件，将传统的激光器驱动和光接收限幅放大器集成为一体，并在光发射与接收单元中集成了时钟数据恢复电路，有很好的高频去抖特性，简化了电路的设计，提高了模块的稳定性，使模块整体性能得到优化，有利于在网络通讯中同步数据在传送过程中时钟数据的恢复，并且支持8.5G的CDR状态。还具有LOOPBACK接口，方便客户端调试。该设计集新颖性、实用性与创造性于一体，适用于大规模量产，满足同步光网络市场的需要。 
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明： 
图1：本发明10G SFP+LR光模块的功能框图； 
图2：本发明10G SFP+LR光模块的结构框图。 
图中各附图标记的含义见下表： 
Figure BSA00000516781200031
Figure BSA00000516781200041
具体实施方式
本发明提供一种满足SFP+协议标准、集成度高、电路简单、低功耗、小体积、高性价比、具有数据恢复功能的低功耗10G SFP+LR光模块，以满足同步光网络技术发展的需要。 
如图1所示，10G SFP+LR光模块，包括光发射与接收单元1、数字诊断单元2、供电单元3、20PIN电接口单元4，其中，供电单元3分别与光发射与接收单元1、数字诊断单元2、20PIN电接口单元4连接，提供电源输入；光发射与接收单元1与数字诊断单元2连接，提供光检测信号；光发射与接收单元1与20PIN电接口单元4连接，将输入的电信号转换为光信号输出和将接收的光信号转换为电信号输出；数字诊断单元2与20PIN电接口单元4连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备。 
如图2所示，光发射与接收单元1包括光发射组件101、限幅放大电路/CDR104、光接收组件102、激光器驱动/CDR 103和D/A转换器105，光接收组件102接收光同步网络传来的光信号，将其转换成为电信号，一级放大后传送到限幅放大电路/CDR 104进行二级放大，并时钟数据采样和缓存处理，放大后的信号传送到20PIN电接口单元4；激光器驱动/CDR 103接收20PIN电接口单元4输入的电信号，调制放大处理，并时钟数据采样和缓存处理，送入光发射组件101，光发射组件101将输入的电信号转换成光信号输出到同步光网络系统中，光发射组件包括激光二极管LD和监视光电二极管PD，激光二极管LD用来产生光信号，光电二极管PD用来监视激光二极管LD的发光强度。D/A转换器105对MCU微处理器201输出的数字电压信号转换成模拟电压信号，送入激光器驱动/CDR 103，激光器驱动/CDR 103将模拟电压信号转换为电流信号送入光发射组件101， 驱动其发出光信号；光发射与接收单元1内部集成了时钟数据恢复电路，具有很好的高频去抖特性，有利于在网络通讯中同步数据在传送过程中时钟数据的恢复。光发射与接收单元1内部集成了激光器驱动和限幅放大电路，具有高度集成、小功耗等特点。 
供电单元3，包括电源控制器301，控制各功能单元的开启与关闭；电源控制器301由场效应管及其外围电路组成，其场效应管的栅极通过电阻元件与MCU处理器201的I/O口相连，通过MCU微处理器201来控制光模块的电源开启与闭合。 
数字诊断单元2，包括MCU处理器201和外部存储器202，MCU处理器201采集和处理模块数据和监控模块数据，外部存储器202存储模块信息和用户信息；20PIN电接口单元4提供模块电源及与外部系统进行通信的接口。其中MCU处理器201采用先进低功耗微处理器，内部集成了存储器、A/D转换器、通讯模块和数据处理模块，A/D转换器用于进行温度检测，通讯模块用于与外部系统进行通讯，数据处理模块用于对输入信号进行数据处理和对光发射单元进行监控。 
具体应用时，外部电调制信号由20PIN电接口单元4进入光模块，送至激光器驱动/CDR 103，经激光器驱动处理后送至光发射组件101，A/D转换器105提供电压信号给激光器驱动/CDR 103以产生相应的偏置电流和调制电流，使光发射组件101发光并监控其发光强度和工作状态，并同时进行时钟数据采样和缓存处理，光发射组件101产生的光信号通过光纤传输到光网络中；另一方面，光网络中的光信号通过光纤传输到光接收组件102，经过光电转换和放大处理，并同时进行时钟数据采样和缓存处理后，电信号通过20PIN电接口单元4传送到外部系统。光发射与接收单元1内部集成了时钟数据恢复电路、激光器驱动和限幅放大电路，简化了电路的设计，有利于在网络通讯中同步数据在传送过程中时钟数据的恢复，提高了模块的稳定性，使模块整体性能得到优化。MCU处理器201采用先进 低功耗微处理器，内部集成了存储器、A/D转换器、通讯模块和数据处理模块，MCU处理器201用于对光模块发射信号和接收信号、供电电压和工作温度进行数据采集和处理，并将数据送至远程计算机和监控系统；外部存储器202用来存储模块信息和用户信息，数字诊断单元2主要对光模块提供数字诊断功能，使其符合“SFF-8472”协议标准。 
综上所述，本发明10G SFP+LR光模块性能优越，设计新颖，将传统的激光器驱动和光接收限幅放大器集成为一体，简化了电路的设计，采用高效率低功耗光发射与接收组件，并在光发射与光接收单元中集成了时钟数字恢复电路，使模块具有CDR功能，并支持8.5G的CDR状态，提高了模块的稳定性，该设计方案集成度高、电路简单、功耗低，实现了XFPSONET的小型化，还具有LOOPBACK接口，方便客户端调试。该设计集新颖性、实用性与创造性于一体，适用于大规模量产，满足同步光网络市场的需要。 
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (3)

1.10G SFP+LR光模块，其特征在于：包括光发射与接收单元(1)、数字诊断单元(2)、供电单元(3)、20PIN电接口单元(4)，其中，所述供电单元(3)分别与光发射与接收单元(1)、数字诊断单元(2)、20PIN电接口单元(4)连接，提供电源输入；光发射与接收单元(1)与数字诊断单元(2)连接，提供光检测信号；光发射与接收单元(1)与20PIN电接口单元(4)连接，将输入的电信号转换为光信号输出和将接收的光信号转换为电信号输出；数字诊断单元(2)与20PIN电接口单元(4)连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备；
所述光发射与接收单元(1)包括光发射组件(101)、限幅放大电路/CDR(104)、光接收组件(102)、激光器驱动/CDR(103)和D/A转换器(105)，光接收组件(102)接收光同步网络传来的光信号，将其转换成为电信号，一级放大后传送到限幅放大电路/CDR(104)进行二级放大，并时钟数据采样和缓存处理，放大后的信号传送到20PIN电接口单元(4)；激光器驱动/CDR(103)接收20PIN电接口单元(4)输入的电信号，调制放大处理，并时钟数据采样和缓存处理，送入光发射组件(101)，光发射组件(101)将输入的电信号转换成光信号输出到同步光网络系统中，D/A转换器(105)对MCU微处理器(201)输出的数字电压信号转换成模拟电压信号，送入激光器驱动/CDR(103)，激光器驱动/CDR(103)将模拟电压信号转换为电流信号送入光发射组件(101)，驱动其发出光信号；
所述供电单元(3)，包括电源控制器(301)，控制各功能单元的开启与关闭；
所述数字诊断单元(2)，包括MCU处理器(201)和外部存储器(202)，MCU处理器(201)采集和处理模块数据和监控模块数据，外部存储器(202)存储模块信息和用户信息；
所述20PIN电接口单元(4)，提供模块电源及与外部系统进行通信的接口。
2.根据权利要求1所述的10G SFP+LR光模块，其特征在于：所述光发射与接收单元(1)集成有时钟数据恢复电路。
3.根据权利要求1所述的10G SFP+LR光模块，其特征在于：所述光发射与接收单元(1)集成有激光器驱动和限幅放大电路。
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