CN102347802A - 40G 40km CFP光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及40G40kmCFP光模块，包括光接收单元、光发射单元、数字诊断单元、供电单元、148PIN电接口单元，所述供电单元分别与光接收单元、光发射单元、数字诊断单元和148PIN电接口单元连接，提供电源输入；光接收单元与数字诊断单元连接，提供光检测信号；光发射单元与数字诊断单元连接，提供光检测信号；光接收单元与148PIN电接口单元连接，将输入的光信号转换为电信号输出；光发射单元与148PIN电接口单元连接，将输入的电信号转换为光信号输出，数字诊断单元与148PIN电接口单元连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备。该光模块具有高速光电转换功能，集成度高，性能稳定，利于信号的远距离传输。

Description

40G 40km CFP光模块

技术领域

 本发明涉及一种40G 40km CFP光模块。

背景技术

城域网（Metropolitan Area Network）是在一个城市范围内所建立的计算机通信网，简称MAN，属宽带局域网。随着互联网业务及各种增值业务的不断发展，城域网要求的带宽也越来越宽，当前的城域网已经成为了业务发展的“瓶颈”。此外，多种类型的业务对城域网的综合接入和处理，也提出了较高的要求。

通讯领域传输容量的日益增长，传统的传输技术已很难满足传输容量及传输速度的要求，在数据中心应用领域以及互联网核心节点、教育机构、搜索引擎、大型网站、高性能计算等领域，为防止核心网络的带宽资源出现不足，承运商和服务供应商们对规划新一代高速网络协议的部署。电气电子工程师学会（Institute of Electrical and Electronics Engineers ，IEEE） 对 P802.3ba 工程任务组下的 40Gbps 和 100Gbps 以太网制定了统一标准。

CFP多源协议旨在对用于启用 40Gbps 和 100Gbps 应用程序的可开机插入收发器组成要素加以定义，包括新一代的高速以太网（40GbE 和 100GbE）。插入式 CFP 收发器可为数据通讯和构成以太网核心部分的城域网提供所需的超高带宽支持。CFP封装将成为下一代以太网的关键技术，是可以支持不同数据和电信应用远距离传输的热插拔光模块。

是满足CFP封装的用于长距离高速以太网（40GbE 和 100GbE）传输的光模块，其核心组件是波分复用解复用光组件，用于将四路不同波长的载波信号耦合到同一根光纤中进行传输或者将四种不同波长的光载波进行分离，然后由四路光接收机进一步处理恢复信号。

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40G 40km CFP光模块。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

40G 40km CFP光模块，特点是：包括光接收单元、光发射单元、数字诊断单元、供电单元、148PIN电接口单元，所述供电单元分别与光接收单元、光发射单元、数字诊断单元和148PIN电接口单元连接，提供电源输入；光接收单元与数字诊断单元连接，提供光检测信号；光发射单元与数字诊断单元连接，提供光检测信号；光接收单元与148PIN电接口单元连接，将输入的光信号转换为电信号输出；光发射单元与148PIN电接口单元连接，将输入的电信号转换为光信号输出，数字诊断单元与148PIN电接口单元连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备；

所述光接收单元包括波分解复用光学组件、四组光接收组件、四组APD驱动以及限幅放大电路和数据时钟恢复电路，波分解复用光学组件接收光信号，并将所接收光信号进行解复用，分成四路信号，分别由四组光接收组件接受，每组光接收组件接收传来的光信号，并将其转换成为电信号，电信号经过跨阻放大后传送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，转换后的信号传送到148PIN电接口单元；

所述光发射单元包括波分复用光学组件、四组光发射组件、四组激光器驱动以及传输去预加重电路和数据时钟恢复电路，四组激光器驱动以及去预加重电路和数据时钟恢复电路接收148PIN电接口单元输入的电信号，进行调制放大和去预加重处理，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，每个光发射组件将输入的电信号转换成光信号输出到波分复用光学组件，经过波分复用光学组件的复用功能后，光信号传输到光网络系统；

所述数字诊断单元包括逻辑控制及接口电路以及A/D转化器和D/A转化器，逻辑控制及接口电路采集和处理模块数据和监控模块数据，逻辑控制及接口电路的内部存储器存储模块信息和用户信息，A/D和 D/A转换器模拟信号与数字信号之间的转换；

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148PIN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40G 40km CFP光模块，其中，所述四组光接收组件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，其中心波长分别为：1271 nm, 1291 nm, 1311 nm 和 1331 nm。

再进一步地，上述的40G 40km CFP光模块，其中，所述四组光发射组件采用直接调制激光器阵列，激光器阵列满足IEEE 802.3ba规定的粗波分复用波长，其中心波长分别为：1271 nm, 1291 nm, 1311 nm 和 1331 nm。

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40G 40km CFP光模块具有高速光电转换功能，集成度高，性能稳定，光接收单元采用雪崩光电二极管型探测器阵列，其灵敏度高，利于信号的远距离传输，光发射组件没有采用EML激光器而是采用了传统的DML激光器来实现40km的远距离传输，极大地降低了生产成本，另外，该光模块内部还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，使光模块整体性能得到优化。集新颖性、经济性、实用性与创造性于一体，适用于大规模量产，满足光网络长距离数据传输的需要。

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：本发明新型40G 40km CFP光模块的功能框图；

图2：本发明新型40G 40km CFP光模块的结构框图。

具体实施方式

本发明设计一种满足CFP协议标准、集成度高、高性价比的新型长距离40G 40km CFP光模块。该模块 4路输入通道为10Gb / s的电信号转换成4路的光信号 然后复用成单通道40Gb / s光传输。在接收端，模块复用一个40Gb / s CWDM光输入信号再解复用到 4通道的光信号，然后转换成4个电信号输出。

40G 40km CFP光模块，如图1所示，包括光接收单元01、光发射单元02、数字诊断单元03、供电单元04、148PIN电接口单元05，供电单元04分别与光接收单元01、光发射单元02、数字诊断单元03和148PIN电接口单元05连接，提供电源输入；光接收单元01与数字诊断单元03连接，提供光检测信号；光发射单元02与数字诊断单元03连接，提供光检测信号；光接收单元01与148PIN电接口单元05连接，将输入的光信号转换为电信号输出；光发射单元02与148PIN电接口单元05连接，将输入的电信号转换为光信号输出，数字诊断单元03与148PIN电接口单元05连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备。

如图2所示，光接收单元01包括波分解复用光学组件101、四组光接收组件102、四组APD驱动103以及限幅放大电路和数据时钟恢复电路104，波分解复用光学组件101接收光信号，并将所接收光信号进行解复用，分成四路信号，分别由四组光接收组件102接受，每组光接收组件接收传来的光信号，并将其转换成为电信号，电信号经过跨阻放大后传送到限幅放大电路和数据时钟恢复电路104，进行数据时钟采样和缓存处理，转换后的信号传送到148PIN电接口单元05；

光发射单元02包括波分复用光学组件201、四组光发射组件202、四组激光器驱动203以及传输去预加重电路和数据时钟恢复电路204，四组激光器驱动203以及去预加重电路和数据时钟恢复电路204接收148PIN电接口单元05输入的电信号，进行调制放大和去预加重处理，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202，每个光发射组件将输入的电信号转换成光信号输出到波分复用光学组件201，经过波分复用光学组件201的复用功能后，光信号传输到光网络系统；

数字诊断单元03包括逻辑控制及接口电路301以及A/D转化器和D/A转化器302，逻辑控制及接口电路301采集和处理模块数据和监控模块数据，逻辑控制及接口电路301的内部存储器存储模块信息和用户信息，A/D 和D/A转换器302模拟信号与数字信号之间的转换；

供电单元04包括电源控制器401，控制各功能单元的开启与关闭；

148PIN电接口单元05，提供模块电源及与外部系统进行通信的接口。

光发射单元02和光接收单元01集成有时钟数据恢复电路，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。

四组光接收组件102采用雪崩光电二极管型探测器阵列，其灵敏度高，利于信号的远距离传输，探测器阵列满足IEEE 802.3ba规定的粗波分复用波长，其中心波长分别为：1271 nm, 1291 nm, 1311 nm 和 1331 nm。

四组光发射组件202采用间接调制激光器阵列，激光器阵列满足IEEE 802.3ba规定的粗波分复用波长，利于信号的远距离传输，其中心波长分别为：1271 nm, 1291 nm, 1311 nm 和 1331 nm。

 具体应用时，外部电调制信号由148PIN电接口单元05进入光模块，送至四组激光器驱动203、传输去预加重电路和数据时钟恢复电路204，经激光器驱动203、传输去预加重电路和数据时钟恢复电路204处理后分别将信号送至四组光发射组件202。DA转换电路提供电压信号给激光器驱动203、传输去预加重电路和数据时钟恢复电路204以产生相应的偏置电流和调制电流，使四组光发射组件发光并监控其发光强度和工作状态，同时四组光发射组件202产生的光信号经过波分复用后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波分解复用光学组件101，经过解复用后，四路光信号分别进入四组光接收组件102，经过光电转换和放大处理和数据时钟采样和缓存处理后，电信号通过148PIN电接口单元05传送到外部系统。逻辑控制及接口电路301采用先进低功耗微处理器，内部集成了存储器、通讯模块和数据处理模块，逻辑控制及接口电路301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。

综上所述，本发明新型40G 40km CFP光模块性能优越，模块 4输入通道10Gb / s的电信号转换成4 CWDM的光信号 然后复用成单通道40Gb / s光传输。 在接收端，模块的复用一个40Gb / s光输入到 4 CWDM通道的光信号，然后将其转换4个电信号输出通道，具有高速光电转换功能，集成度高，性能稳定，采用高效率远距离光发射与接收组件，使模块整体性能得到优化，用了传统的DML激光器来实现40km的远距离传输，极大地降低了生产成本，集新颖性、经济性、实用性与创造性于一体，适用于大规模量产，满足光网络长距离数据传输的需求。光发射单元和光接收单元中集成了时钟数据恢复电路，具有CDR功能。该光模块采用DML激光器和高灵敏度的PIN探测器，主要性能上很好满足IEEE 802.3ba 40G/100G以太网规范标准，在外型上与CFP多源协议规范兼容。

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)

1.40G 40km CFP光模块，其特征在于：包括光接收单元（01）、光发射单元（02）、数字诊断单元（03）、供电单元（04）、148PIN电接口单元（05），所述供电单元（04）分别与光接收单元（01）、光发射单元（02）、数字诊断单元（03）和148PIN电接口单元（05）连接，提供电源输入；光接收单元（01）与数字诊断单元（03）连接，提供光检测信号；光发射单元（02）与数字诊断单元（03）连接，提供光检测信号；光接收单元（01）与148PIN电接口单元（05）连接，将输入的光信号转换为电信号输出；光发射单元（02）与148PIN电接口单元（05）连接，将输入的电信号转换为光信号输出，数字诊断单元（03）与148PIN电接口单元（05）连接，提供数字诊断信号到远程通讯设备；

所述光接收单元（01）包括波分解复用光学组件（101）、四组光接收组件（102）、四组APD驱动（103）以及限幅放大电路和数据时钟恢复电路（104），波分解复用光学组件（101）接收光信号，并将所接收光信号进行解复用，分成四路信号，分别由四组光接收组件（102）接受，每组光接收组件接收传来的光信号，并将其转换成为电信号，电信号经过跨阻放大后传送到限幅放大电路和数据时钟恢复电路（104），进行数据时钟采样和缓存处理，转换后的信号传送到148PIN电接口单元（05）；

所述光发射单元（02）包括波分复用光学组件（201）、四组光发射组件（202）、四组激光器驱动（203）以及传输去预加重电路和数据时钟恢复电路（204），四组激光器驱动（203）以及去预加重电路和数据时钟恢复电路（204）接收148PIN电接口单元（05）输入的电信号，进行调制放大和去预加重处理，同时进行数据时钟采样和缓存处理，将电信号送入多组光发射组件（202），每个光发射组件将输入的电信号转换成光信号输出到波分复用光学组件（201），经过波分复用光学组件（201）的复用功能后，光信号传输到光网络系统；

所述数字诊断单元（03）包括逻辑控制及接口电路（301）以及A/D转化器和D/A转化器（302），逻辑控制及接口电路（301）采集和处理模块数据和监控模块数据，逻辑控制及接口电路（301）的内部存储器存储模块信息和用户信息，A/D 和D/A转换器（302）模拟信号与数字信号之间的转换；

所述供电单元（04）包括电源控制器（401），控制各功能单元的开启与关闭；

所述148PIN电接口单元（05），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40G 40km CFP光模块，其特征在于：所述四组光接收组件（102）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，其中心波长分别为：1271 nm, 1291 nm, 1311 nm 和 1331 nm。

3.根据权利要求1所述的40G 40km CFP光模块，其特征在于：所述四组光发射组件（202）采用直接调制激光器阵列，激光器阵列满足IEEE 802.3ba规定的粗波分复用波长，其中心波长分别为：1271 nm, 1291 nm, 1311 nm 和 1331 nm。

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