CN105577285A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种光模块，包括：接口单元、光接收单元、光发射单元、EDFA单元、控制单元及供电单元，其中，EDFA单元与光接收单元相连，包括信号光隔离器、泵浦激光器、波长合束器、掺饵光纤、泵浦光隔离器、增益平坦滤波器，EDFA单元中的各元器件分离式固定于光模块内部。本发明中EDFA单元中的各元器件分离式固定于光模块内部，放大噪声低，能够实现40km以上甚至80km以上的长距离光信号传输。

Description

光模块

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种用于长距离(40km以上)高速传输的光模块。

背景技术

随着通信领域传输容量的日益增长，传统的传输技术很难满足传输容量以及传输速度的要求，为了防止核心网络的宽带资源出现严重不足问题，运营商和服务供应商对规划新一代高速网络协议进行了部署。为了应对大容量网络带宽需求，高速率的WDM技术成为解决方案，电气电子工程师协会（IEEE）制定了针对城域网和接入网的40G和100G统一的规范IEEE802.3ba。

根据IEEE802.3ba高速以太网标准，100GBASE-ER4选用1310CWDM波长方案，用于40km及以上长距离单模传输，但是25Gb/s速率传输40km难度很大，且无法应用于长距离城域网的C-band波段需求，因此开始提出用于C-band的10*10G的100G长距离解决方案。10*10GMSA协议针对40km传输应用提出了在链路端用EDFA对接收光进行放大后再进入CFP光模块，该方案要求系统厂商在目前的板卡上，增加额外的空间来放置EDFA模块，并需要增加额外的控制电路来驱动EDFA工作。

现有技术中申请号为201210165393.2的专利申请中揭示了一种用于长距离传输的40GCFP光模块，其在接收端增加半导体光学放大器（SOA）用于对接收光进行光学放大，提高接收灵敏度，进而实现更长距离的传输，然而该技术方案具有以下缺点：

SOA放大增益对偏置点敏感度高，电路控制难度大；

SOA的放大噪声较大，难以应用于40km以上距离的传输；

SOA工艺和接收PIN之间集成难度大，成本昂贵。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光模块，以实现40km以上甚至80km的光信号长距离高速率传输。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种光模块，所述光模块包括：

接口单元，用于发送或接收电信号；

光接收单元，与所述接口单元相连，用于将接收到的光信号转换成电信号输出至接口单元；

光发射单元，与所述接口单元相连，用于将接口单元发送的电信号转换成光信号输出；

EDFA单元，与所述光接收单元相连，包括信号光隔离器、泵浦激光器、波长合束器、掺饵光纤、泵浦光隔离器、增益平坦滤波器，所述EDFA单元中的各元器件分离式固定于光模块内部；

控制单元，与所述光发射单元、光接收单元、接口单元、EDFA单元相连，用于通过内部通信接口，实现对光模块的控制；

供电单元，与所述接口单元、光发射单元、光接收单元、EDFA单元、控制单元提供电源，并控制各个单元的开启与关闭。

作为本发明的进一步改进，所述EDFA单元还包括分光器、以及用于监控分光器输出部分光功率的光电探测器。

作为本发明的进一步改进，所述EDFA单元中的各元器件通过螺丝固定、粘胶粘接、或焊接固定的方式固定于光模块内。

作为本发明的进一步改进，所述控制单元包括电路板和集成于电路板上的控制芯片，所述泵浦激光器和/或光电探测器通过焊接固定的方式固定于电路板上。

作为本发明的进一步改进，所述EDFA单元与控制单元以标准LC或SC跳线连接，EDFA单元与光接收单元之间通过光纤熔接的方式连接。

作为本发明的进一步改进，所述EDFA单元中的各元器件之间采用光纤熔接的方式在光模块内盘纤固定。

作为本发明的进一步改进，所述EDFA单元中光纤的最小绕纤半径不低于光纤所能承受的最小弯曲损耗半径。

作为本发明的进一步改进，所述接收单元包括解波分复用器、光电探测器、限制放大器LA、时钟数据恢复电路CDR。

作为本发明的进一步改进，所述光发射单元包括激光器、激光器驱动单元、时钟数据恢复电路CDR及波分复用器。

作为本发明的进一步改进，所述光模块为100GCFP或CFP2光模块。

与现有技术相比，本发明的技术方案中，

光模块内部集成有EDFA单元，能够提高光模块接收光信号的灵敏度；

EDFA单元中的各元器件分离式固定于光模块内部，放大噪声低，能够实现40km以上甚至80km以上的长距离光信号传输；

EDFA工艺成熟，制造成本低。

附图说明

图1为现有技术中光模块的模块示意图；

图2为本发明一具体实施方式中光模块的模块示意图；

图3为现有技术中光模块的各个单元结构功能图；

图4为为本发明一具体实施方式中光模块的各个单元结构功能图；

图5为本发明一具体实施方式中EDFA单元的模块示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分扩大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。

当元件或单元被称为与另一部件或单元“连接”时，其可以直接连接到该另一部件或单元，或者可以存在中间元件或单元。相反，当部件被称为“直接连接在另一部件或单元上”时，不能存在中间部件或单元。

参图2所示，介绍本发明一具体实施例中的光模块，该光模块为100GCFP光模块，可用于长距离(40km以上)高速传输。其包括接口单元10、光接收单元20、光发射单元30、控制单元40、供电单元50及EDFA单元60。

其中，供电单元50与接口单元10、光接收单元20、光发射单元30、控制单元40、及EDFA单元60提供电源，并控制各个单元的开启与关闭。

控制单元40分别与光发射单元30、光接收单元20、接口单元10、EDFA单元60相连，实现与上位机进行通信以及对各个参数进行智能控制并进行监控上报。

光发射单元30与接口单元10相连，其主要采用直接调制激光器（DML）将接口单元10的电信号转换成光信号输出。

光接收单元20与接口单元10相连，其主要用于将接收到的光信号利用探测器转换成电信号输出。

图1所示为现有技术中光模块的模块示意图，与现有技术相比，本实施例中通过在光接收单元侧设置EDFA单元60，利用EDFA工艺成熟、放大噪声低、低成本等优势实现40km以上更长距离的光学传输。

结合图5所示为本实施例中EDFA单元的结构示意图，EDFA单元60包括：信号光隔离器61、泵浦激光器62、波长合束器63、掺饵光纤64、泵浦光隔离器65、增益平坦滤波器66。

本实施方式中EDFA单元60中的各元器件分离式固定于光模块内部，固定方式可通过螺丝固定、粘胶粘接、或焊接固定。

优选地，本实施方式中的光模块包括外壳，控制单元40包括电路板和集成于电路板上的控制芯片，而EDFA单元60中的泵浦激光器62通过焊接固定的方式固定于控制单元40中的电路板上。

另外，EDFA单元60与控制单元（即光模块接收端）以标准LC或SC跳线连接，EDFA单元60与光接收单元20之间通过光纤熔接的方式进行连接。EDFA单元60中的各元器件之间也通过光纤进行连接，在EDFA单元60中，采用光纤熔接的方式在光模块内盘纤固定，光纤的最小绕纤半径不低于光纤所能承受的最小弯曲损耗半径，典型的，光纤采用单模光纤，且所有的单模光纤均采用低弯损光纤。

进一步地，本实施方式中的光模块还包括位于信号光隔离器61和波长合束器63之间的分光器67、以及用于接收分光器67传输的光信号以监控分光器输出部分光功率的光电探测器68。如分光器67可以为5%分光器或10%分光器等，本实施方式中以5%分光器为例进行说明。光电探测器68的安装方式与泵浦激光器62的安装方式相同，同样是通过焊接固定的方式固定于控制单元40中的电路板上。

应当理解的是，本实施方式中的分光器67以位于信号光隔离器61和波长合束器63之间为例进行说明，在其他实施方式中，分光器67也可以设置于信号光隔离器61之前。

参图3所示为现有技术中光模块的各个单元结构功能图，其中：

光发射单元（TOSA）30，主要由激光器、激光器驱动单元和时钟数据恢复电路（CDR）以及波分复用器组成。将输入CFP光模块的四对差分电信号经过CDR进行整形、再定时功能，由LD驱动电路接收，以驱动LD发出带有数据调制信号的四路不同波长的激光，然后通过波分复用器将四路光信号合成为一路输出；

光接收单元（ROSA）20，主要由光电探测器、限制放大器（LA）和时钟数据恢复电路CDR、以及解波分复用器组成。利用光接收单元的光接口通过解波分解复用器将一路光信号分成四路不同波长的光信号，四路光信号先经过限制放大器（LA）进行放大后输出，然后再经过PIN进行光电转换输出电信号，从而完成光电转换；

控制单元40则通过内部通信接口，以实现对激光器的自动功率控制、消光比补偿、光发射单元30的软关断和光接收单元20的带宽调整等的智能控制，通过外部通信接口可以与上位机通信，完成整个光模块的相关工作状态检测量的实时监控上报。

参图4所示为本发明一具体实施方式中光模块的各个单元结构功能图，现有技术不同的是，本实施方式中在光接收单元20的后端增加了EDFA单元，EDFA单元参上述说明，该EDFA单元同时还与控制单元相连。

结合图2、图4及图5，本实施方式中的光模块的工作原理具体如下：

信号光首先经过信号光隔离器61，以避免EDFA单元反向放大光进入光纤，再经过67分光器分一部分光到光电探测器68，光电探测器68用于监控分光器输出的入射信号光的光功率；

泵浦激光器62和从分光器67传输的其他信号光通过波长合束器63耦合到掺铒光纤64中对信号光进行光学放大，放大后的信号光通过泵浦光隔离器65隔离残余泵浦光，最后通过增益平坦滤波器66以实现不同波长的信号光具有相同的增益系数；

最终，放大后的信号光进入解波分解复用器进行波长分离并送至PIN+TIA进行光电转换。

应当理解的是，上述实施方式仅为本发明的一优选实施方式，本发明中的EDFA单元并不限于包括上述元器件的掺铒光纤放大器，在其他实施方式中还可以增加或减少元器件，凡是将掺铒光纤放大器中的元器件分离式设置于光模块内的技术方案均属于本发明所保护的范围。

另外，本发明中的光模块不限于100GCFP光模块，也可以为包括上述EDFA单元的100GCFP2光模块等，此处不再一一举例进行说明。

本发明通过上述实施方式，具有以下有益效果：

光模块内部集成有EDFA单元，能够提高光模块接收光信号的灵敏度；

EDFA单元中的各元器件分离式固定于光模块内部，放大噪声低，能够实现40km以上甚至80km以上的长距离光信号传输；

EDFA工艺成熟，制造成本低。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括：

接口单元，用于发送或接收电信号；

光接收单元，与所述接口单元相连，用于将接收到的光信号转换成电信号输出至接口单元；

光发射单元，与所述接口单元相连，用于将接口单元发送的电信号转换成光信号输出；

EDFA单元，与所述光接收单元相连，包括信号光隔离器、泵浦激光器、波长合束器、掺饵光纤、泵浦光隔离器、增益平坦滤波器，所述EDFA单元中的各元器件分离式固定于光模块内部；

控制单元，与所述光发射单元、光接收单元、接口单元、EDFA单元相连，用于通过内部通信接口，实现对光模块的控制；

供电单元，与所述接口单元、光发射单元、光接收单元、EDFA单元、控制单元提供电源，并控制各个单元的开启与关闭。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述EDFA单元还包括分光器、以及用于监控分光器输出部分光功率的光电探测器。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述EDFA单元中的各元器件通过螺丝固定、粘胶粘接、或焊接固定的方式固定于光模块内。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述控制单元包括电路板和集成于电路板上的控制芯片，所述泵浦激光器和/或光电探测器通过焊接固定的方式固定于电路板上。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述EDFA单元与控制单元以标准LC或SC跳线连接，EDFA单元与光接收单元之间通过光纤熔接的方式连接。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述EDFA单元中的各元器件之间采用光纤熔接的方式在光模块内盘纤固定。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述EDFA单元中光纤的最小绕纤半径不低于光纤所能承受的最小弯曲损耗半径。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述接收单元包括解波分复用器、光电探测器、限制放大器LA、时钟数据恢复电路CDR。

9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发射单元包括激光器、激光器驱动单元、时钟数据恢复电路CDR及波分复用器。

10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块为100GCFP或CFP2光模块。