CN106506066A - 一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，包括采用小型化的QSFP+或者CFP4封装形式并单个光模块内部集成四通道发射与四通道接收的八个光模块，所述的光模块包括MCU主控单元，以及与MCU主控单元连接的下行通道激光器阵列单元、下行通道激光器阵列驱动单元、上行通道光电探测器阵列单元、上行通道限幅放大器单元和光纤带单元。该无色密集波分复用接入网光线路终端光模块属于新型的小型化WDM OLT光模块，模块封装形式采用小型化的QSFP+或者CFP4封装形式，只有一种模块，单只光模块内部集成4通道发射与4通道接收，其中每个通道可以配置8种波长，通过8个光模块实现32信道的覆盖，实现了模块小型化和标准封装，简单，易维护，低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤通信技术领域，尤其涉及一种应用于WDM PON光线路终端光模块的无色光模块方法。
背景技术
目前，在WDM PON系统中，OLT到ONU之间将采用DWDM波长，实现多路并行点对点传输。对于传统的WDM PON OLT光模块，其发射波长将采用固定波长的方式，如果要实现全波段的覆盖，这样将需要32种不同的激光器，如果考虑4通道集成的CFP4封装或者QSFP+封装，至少需要8种不同的光模块，固定波长的OLT将造成激光器芯片种类繁多，模块种类繁多，运维成本高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，该无色密集波分复用接入网光线路终端光模块属于新型的小型化WDM OLT光模块，模块封装形式可以采用小型化的QSFP+或者CFP4封装形式，模块种类少，一种模块，8个模块即可覆盖全波段32信道，且运维简单。单只光模块内部集成4通道发射与4通道接收，其中每个通道可以配置8种波长，通过8个光模块实现32信道的覆盖，实现了模块小型化和标准封装，简单，易维护，低成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，包括采用小型化的QSFP+或者CFP4封装形式并单个光模块内部集成四通道发射与四通道接收的八个光模块，所述的光模块包括MCU主控单元，以及与MCU主控单元连接的下行通道激光器阵列单元、下行通道激光器阵列驱动单元、上行通道光电探测器阵列单元、上行通道限幅放大器单元和光纤带单元。
进一步的，所述的下行通道激光器阵列单元采用带温度控制的可调谐激光器，可调谐激光器包括激光器芯片和电路控制芯片，可调谐激光器的温控电路由热敏电阻和制冷器组成，热敏电阻紧贴激光器芯片，电路控制芯片与制冷器连接。采用8 X 4路激光器阵列来实现32通道输出，输出波长满足ITU标准100GHz信道间隔。在4路激光器阵列的封装上主要需要解决各路波长精确控制问题、和激光器阵列光纤耦合问题。可调谐激光器可满足波长控制标准，可通过DBR和Phase的同时调节实现输出波长的连续变化。每个激光器芯片可调谐的波长范围为8个波长，由于外界温度变化以及本身器件工作发热会影响到器件工作的稳定性，因此，封装中必须使用热敏电阻和制冷器组成的温控电路来保证可调谐激光器工作在比较稳定的温度和状态下。热敏电阻紧贴激光器芯片放置，实时检测激光器芯片的温度，然后反馈给为电路控制芯片，驱动制冷器工作来调节可调谐激光器温度，使之保持在一个恒定的范围内。 为精确控制和稳定可调谐激光器波长，提出tunable EML加TEC的方案, 依靠电调的方式把激光器的波长精确地调到栅格上，同时，依靠TEC来稳定波长。
进一步的，所述的下行通道激光器阵列驱动单元采用高性能激光驱动器。高性能激光驱动器完成下行数据的电光转化，将中心局的数据信息发送给用户端。由中心局系统的串并转化器（SerDes）产生下行链路的电信号，输送给光模块的发射端数据输入引脚TX_Data，在光模块内部由激光驱动器（Driver）驱动激光器，系统MAC（物理层媒质接入控制器）通过TX_Dis引脚控制光模块激光器的开启与关断。
进一步的，所述的上行通道光电探测器阵列单元采用光接收器阵列的形式，光接收器包括能探测波长范围可覆盖整个C波段的光探测器芯片，阵列封装的光纤耦合同样采用光纤阵列耦合的方式。
进一步的，所述的上行通道限幅放大器单元采用限幅放大器。由局端传送来的C波段（1534~1560）nm的光信号，经过APD探测器的转化，将光信号转化为电信号，并输出给后级的限幅放大器进行放大，由光模块的数据接收输出pin脚输出给SerDes芯片，并将接收告警信号RX_LOS信号输送给MAC，供系统进行诊断。
进一步的，所述的光纤带单元包括10Gbps数字型高密光模块形成的光纤阵列，光纤阵列包括四路发射耦合光纤和四路接收耦合光纤。
进一步的，所述的四通道发射的电光转化采用激光器阵列方式，通过光纤阵列的方式实现直接耦合输出；四通道接收采用雪崩二极管探测器阵列方式，通过光纤阵列方式直接耦合输出。
进一步的，所述的四路发射耦合光纤和四路接收耦合光纤共同耦合进入同一个MT连接头母头，通过MT型光纤连接器与MT连接头公头进行连接，实现光路的耦合。
MCU主控单元，作为光模块内部的核心控制器，负责光模块的控制与监控功能。光模块的模拟监控量包括但不限于：模块工作电压监控，模块工作温度监控，各路发射光功率监控，各路发射偏置电流，各路接收光功率。监控状态量包括但不限于：发射端失效报警，接收信号丢失报警，工作极限超限报警与警告等。系统通过I2C可以访问到光模块的寄存器，获取光模块的工作状态。当光模块处于异常情况时，将在相应的寄存器置报警位，系统通过获取这些异常的报警状态，实时调整光模块的工作状态，为系统的智能管理提供必要的数据。
综上所述，本发明的无色密集波分复用接入网光线路终端光模块属于新型的小型化WDM OLT光模块，模块封装形式可以采用小型化的QSFP+或者CFP4封装形式，模块种类少，一种模块，8个模块即可覆盖全波段32信道，且运维简单。单只光模块内部集成4通道发射与4通道接收，其中每个通道可以配置8种波长，通过8个光模块实现32信道的覆盖，实现了模块小型化和标准封装，简单，易维护，低成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块的原理框图；
图2是本发明实施例1的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块的连接框图；
图3是可调谐激光器的结构示意图；
图4是下行通道激光器阵列驱动单元的电路原理框图。
具体实施方式
实施例1
本实施例1所描述的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，如图1和图2所示，包括采用小型化的QSFP+或者CFP4封装形式并单个光模块内部集成四通道发射与四通道接收的八个光模块，所述的光模块包括MCU主控单元1，以及与MCU主控单元连接的下行通道激光器阵列单元2、下行通道激光器阵列驱动单元3、上行通道光电探测器阵列单元4、上行通道限幅放大器单元和5光纤带单元6。
该下行通道激光器阵列单元采用带温度控制的可调谐激光器，如图3所示，可调谐激光器包括激光器芯片7和电路控制芯片，可调谐激光器的温控电路由热敏电阻和制冷器8组成，热敏电阻紧贴激光器芯片，电路控制芯片与制冷器连接。采用8 X 4路激光器阵列来实现32通道输出，输出波长满足ITU标准100GHz信道间隔。在4路激光器阵列的封装上主要需要解决各路波长精确控制问题、和激光器阵列光纤耦合问题。可调谐激光器可满足波长控制标准，可通过DBR和Phase的同时调节实现输出波长的连续变化。每个激光器芯片可调谐的波长范围为8个波长，由于外界温度变化以及本身器件工作发热会影响到器件工作的稳定性，因此，封装中必须使用热敏电阻和制冷器组成的温控电路来保证可调谐激光器工作在比较稳定的温度和状态下。热敏电阻紧贴激光器芯片放置，实时检测激光器芯片的温度，然后反馈给为电路控制芯片，驱动制冷器工作来调节可调谐激光器温度，使之保持在一个恒定的范围内。 为精确控制和稳定可调谐激光器波长，提出tunable EML加TEC的方案,依靠电调的方式把激光器的波长精确地调到栅格上，同时，依靠TEC来稳定波长。
光模块的波长规划如表1所示，其中每个光模块由4个通道组成，对于channel1，可以覆盖信道1~8；对于channel 2，可以覆盖信道9~16；对于channel 3，可以覆盖信道17~24；对于channel 4，可以覆盖信道25~32；
为了降低光模块的整体功耗，光模块在配置时，channel 1和channel 3按照升序排列，channel 2和channel 4按照降序排列，比如，对于既定光模块，如果工作在第一组波长时，需要将channel1配置为信道1，将channel2配置为信道16，将channel3配置为信道17，将channel4配置为信道32，这样可以使模块工作在任一组波长时，其功耗相对都不是太大。
表1： 下行波长部署
该下行通道激光器阵列驱动单元采用高性能激光驱动器。如图4所示，高性能激光驱动器完成下行数据的电光转化，将中心局的数据信息发送给用户端。由中心局系统的串并转化器（SerDes）产生下行链路的电信号，输送给光模块的发射端数据输入引脚TX_Data，在光模块内部由激光驱动器（Driver）驱动激光器，系统MAC（物理层媒质接入控制器）通过TX_Dis引脚控制光模块激光器的开启与关断。
该上行通道光电探测器阵列单元采用光接收器阵列的形式，光接收器包括能探测波长范围可覆盖整个C波段的光探测器芯片，阵列封装的光纤耦合同样采用光纤阵列耦合的方式。
该上行通道限幅放大器单元采用限幅放大器。由局端传送来的C波段（1534~1560）nm的光信号，经过APD探测器的转化，将光信号转化为电信号，并输出给后级的限幅放大器进行放大，由光模块的数据接收输出pin脚输出给SerDes芯片，并将接收告警信号RX_LOS信号输送给MAC，供系统进行诊断。
该光纤带单元包括10Gbps数字型高密光模块形成的光纤阵列，光纤阵列包括四路发射耦合光纤和四路接收耦合光纤。
该四通道发射的电光转化采用激光器阵列方式，通过光纤阵列的方式实现直接耦合输出；四通道接收采用雪崩二极管探测器阵列方式，通过光纤阵列方式直接耦合输出。
该四路发射耦合光纤和四路接收耦合光纤共同耦合进入同一个MT连接头母头，通过MT型光纤连接器与MT连接头公头进行连接，实现光路的耦合。
MCU主控单元，作为光模块内部的核心控制器，负责光模块的控制与监控功能。光模块的模拟监控量包括但不限于：模块工作电压监控，模块工作温度监控，各路发射光功率监控，各路发射偏置电流，各路接收光功率。监控状态量包括但不限于：发射端失效报警，接收信号丢失报警，工作极限超限报警与警告等。系统通过I2C可以访问到光模块的寄存器，获取光模块的工作状态。当光模块处于异常情况时，将在相应的寄存器置报警位，系统通过获取这些异常的报警状态，实时调整光模块的工作状态，为系统的智能管理提供必要的数据。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，其特征在于，包括采用小型化的QSFP+或者CFP4封装形式并单个光模块内部集成四通道发射与四通道接收的八个光模块，所述的光模块包括MCU主控单元，以及与MCU主控单元连接的下行通道激光器阵列单元、下行通道激光器阵列驱动单元、上行通道光电探测器阵列单元、上行通道限幅放大器单元和光纤带单元。
2.根据权利要求1所述的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，其特征在于，所述的下行通道激光器阵列单元采用带温度控制的可调谐激光器，可调谐激光器包括激光器芯片和电路控制芯片，可调谐激光器的温控电路由热敏电阻和制冷器组成，热敏电阻紧贴激光器芯片，电路控制芯片与制冷器连接。
3.根据权利要求1所述的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，其特征在于，所述的下行通道激光器阵列驱动单元采用高性能激光驱动器。
4.根据权利要求1所述的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，其特征在于，所述的上行通道光电探测器阵列单元采用光接收器阵列的形式，光接收器包括能探测波长范围可覆盖整个C波段的光探测器芯片。
5.根据权利要求1所述的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，其特征在于，所述的上行通道限幅放大器单元采用限幅放大器。
6.根据权利要求1所述的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，其特征在于，所述的光纤带单元包括10Gbps数字型高密光模块形成的光纤阵列，光纤阵列包括四路发射耦合光纤和四路接收耦合光纤。
7.根据权利要求6所述的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，其特征在于，所述的四通道发射的电光转化采用激光器阵列方式，通过光纤阵列的方式实现直接耦合输出；四通道接收采用雪崩二极管探测器阵列方式，通过光纤阵列方式直接耦合输出。
8.根据权利要求7所述的一种无色密集波分复用接入网光线路终端光模块，其特征在于，所述的四路发射耦合光纤和四路接收耦合光纤共同耦合进入同一个MT连接头母头，通过MT型光纤连接器与MT连接头公头进行连接，实现光路的耦合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170315 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |