CN106533570A - 一种低功耗长距离sfp+光模块 - Google Patents

一种低功耗长距离sfp+光模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低功耗长距离SFP+光模块，包括微控制单元、20PIN电接口单元、光接收单元、光发射单元以及DC‑DC模块；微控制单元分别与光接收单元、光发射单元以及20PIN电接口单元连接，用于实现对光接收单元、光发射单元以及20PIN电接口单元的控制与监测；电源控制器与DC‑DC模块连接；光接收单元包括第一时钟数据恢复模块；光发射单元包括第二时钟数据恢复模块；DC‑DC模块分别与第一时钟数据恢复模块和第二时钟数据恢复模块；DC‑DC模块用于提供电能。本发明的有益效果是：具有高速光电转换功能，集成度高，功耗低，体积小，性能稳定。

Description

一种低功耗长距离SFP+光模块
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种低功耗长距离SFP+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，尤其现在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，也促使小型光模块SFP+的出现，适应LC接口的小封装可热插拔模块，由于具有低功耗、集成化使用、更换灵活等优点，成为下一代光网络主流的使用器件。
SFP+光模块可用于各种典型产品，如高速器件、服务器、路由测试及异步传输模式(简称“ATM”)、光纤和千兆以太网的测试、无限带宽网络等，SFP+模块还允许对操作参数进行实时访问，易于连接使用。
传统的SFP+产品在长距离传输信号时，由于模块温度的升高，光发射单元的光电特性变化范围很大，使光信号的波长、光功率等发生很大的变化，光信号在光纤中传输中的误码率变大，影响信号在长距离传输中的质量。
目前SFP+光模块中收发器件的时钟数据恢复单元主要有如下功能：为系统接收端各功能电路的正常工作提供同步时钟，以及对接收信号数据进行定时判决，抑制噪声与抖动，恢复稳定的数据信号后以便后续处理和继续传输。因此CDR的稳定性直接关系到模块收发信号的质量和传输距离，为了获得最小的抖动，目前CDR供电多采用LDO的方式，但LDO存在一些不足：效率不高，输入电压和输出电压差约为100mV,当输出电流增大时，功率耗散也将增大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种低功耗长距离SFP+光模块。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
提供了一种低功耗长距离SFP+光模块，包括微控制单元、20PIN电接口单元、光接收单元、光发射单元以及DC-DC模块；所述微控制单元分别与所述光接收单元、光发射单元以及20PIN电接口单元连接，用于实现对所述光接收单元、光发射单元以及20PIN电接口单元的控制与监测；所述20PIN电接口单元用于提供电源以及与外部系统进行通信的接口；所述20PIN电接口单元还连接有电源控制器；所述电源控制器与所述DC-DC模块连接；所述光接收单元与所述20PIN电接口单元连接，用于将输入的光信号转换为电信号输出，所述光接收单元包括第一时钟数据恢复模块；所述光发射单元与所述20PIN电接口单元连接，用于将输入的电信号转换为光信号输出，所述光发射单元包括第二时钟数据恢复模块；所述DC-DC模块分别与所述第一时钟数据恢复模块和所述第二时钟数据恢复模块；所述DC-DC模块用于提供电能。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述光接收单元还包括光接收组件和限幅放大器；所述光接收组件的输出端与所述限幅放大器连接；所述限幅放大器与所述第一时钟数据恢复模块连接；所述第一时钟数据恢复模块与所述20PIN电接口单元连接。
上述进一步方案的有益效果是：用于将光信号转换为电信号并输出。
进一步，所述光接收组件集成有雪崩光电二极管APD；所述限幅放大器为线性放大器。
进一步，所述光接收组件的输入端连接有APD高压控制单元；所述APD高压控制单元的电压输入端连接有第一DA转换器的信号输出端，所述APD高压控制单元的电压输出端的输出电压为所述光接收组件中的雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压；所述第一DA转换器的信号输入端与所述微控制单元连接。
上述进一步方案的有益效果是：APD高压控制单元为雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压。
进一步，所述光发射单元还包括激光器驱动器、激光器以及光发射组件；所述激光器驱动器的输入端与所述20PIN电接口单元连接，所述激光器驱动器的输出端与所述激光器连接；所述激光器与所述第二时钟数据恢复模块连接；所述光发射组件与所述第二时钟数据恢复模块连接。
上述进一步方案的有益效果是：光反射单元用于将电信号转换为光信号输出。
进一步，所述激光器驱动器的输入端与所述20PIN电接口单元通过升压电路连接；通过所述升压电路，所述激光器驱动器可以为所述激光器提供更大的工作电流。
上述进一步方案的有益效果是：升压电路可以为所述激光器提供更大的工作电流。
进一步，所述光发射单元还包括第二DA转换器；所述第二DA转换器的信号输入端与所述微控制单元连接；所述第二DA转换器的信号输出端与所述激光器和所述第二时钟数据恢复模块连接。
上述进一步方案的有益效果是：第二时钟数据恢复模块便于进行时钟采样和缓存处理。
进一步，所述光发射组件集成有半导体制冷器TEC；所述半导体制冷器TEC用于控制所述光发射单元的温度。
上述进一步方案的有益效果是：便于控制发射单元的温度，保证光模块的正常运行。
进一步，所述光发射单元还包括TEC控制器；所述TEC控制器的输入端与所述微控制单元连接，所述TEC控制器的输出端与所述光发射组件连接；所述TEC控制器用于监控所述光发射单元的温度，并根据所述微控制单元输出的控制信号调整所述光发射单元的温度。
上述进一步方案的有益效果是：TEC控制器用于监控所述光发射单元的温度，并根据所述微控制单元输出的控制信号调整所述光发射单元的温度。
进一步，所述激光器驱动器为EML激光驱动器；所述激光器为EML激光器。
本发明的有益效果是：本发明具有高速光电转换功能，集成度高，功耗低，体积小，性能稳定；采用高效率光发射组件与光接收组件，光发射组件内部集成了半导体制冷器TEC，提高了模块的稳定性；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、实用性与创造性于一体，适用于大规模量产，满足同步光网络长距离数据传输的需要；采用DC-DC模块对SFP+光模块中的第一时钟数据恢复模块和第二时钟数据恢复模块供电，不同于目前采用LDO的供电方式，采用DC-DC方式可以极大的提高功率利用效率，同等情况下，减小了模块的总功耗。
附图说明
图1为本发明的一种低功耗长距离SFP+光模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面将结合图1对本实施例提供的一种低功耗长距离SFP+光模块进行详细描述。
如图1所述，一种低功耗长距离SFP+光模块，包括微控制单元2、20PIN电接口单元、光接收单元3、光发射单元1以及DC-DC模块。
其中所述微控制单元2分别与所述光接收单元3、光发射单元1以及20PIN电接口单元连接，用于实现对所述光接收单元3、光发射单元1以及20PIN电接口单元的控制与监测；所述20PIN电接口单元用于提供电源以及与外部系统进行通信的接口；所述20PIN电接口单元还连接有电源控制器；所述电源控制器与所述DC-DC模块连接；所述光接收单元3与所述20PIN电接口单元连接，用于将输入的光信号转换为电信号输出，所述光接收单元3包括第一时钟数据恢复模块；所述光发射单元1与所述20PIN电接口单元连接，用于将输入的电信号转换为光信号输出，所述光发射单元1包括第二时钟数据恢复模块；所述DC-DC模块分别与所述第一时钟数据恢复模块和所述第二时钟数据恢复模块，所述DC-DC模块用于提供电能。
采用DC-DC模块对SFP+光模块中的第一时钟数据恢复模块和第二时钟数据恢复模块供电，不同于目前采用LDO的供电方式，采用DC-DC方式可以极大的提高功率利用效率，同等情况下，减小了模块的总功耗。
所述光接收单元3还包括光接收组件和限幅放大器；所述光接收组件的输出端与所述限幅放大器连接；所述限幅放大器与所述第一时钟数据恢复模块连接；所述第一时钟数据恢复模块与所述20PIN电接口单元连接。
光接收组件采用型号为GN3250的ROSA，其灵敏度为-21dBm，光接收组件接收光同步网络传来的光信号，并将其转换成为电信号，跨阻放大后传送到限幅放大器和第一数据时钟恢复电路，进行数据时钟采样和缓存处理，转换后的信号传送到20PIN电接口单元。
所述光接收组件集成有雪崩光电二极管APD；所述限幅放大器为线性放大器。所述光接收组件的输入端连接有APD高压控制单元；所述APD高压控制单元的电压输入端连接有第一DA转换器的信号输出端，所述APD高压控制单元的电压输出端的输出电压为所述光接收组件中的雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压；所述第一DA转换器的信号输入端与所述微控制单元2连接。
所述光发射单元1还包括激光器驱动器、激光器以及光发射组件；所述激光器驱动器的输入端与所述20PIN电接口单元连接，所述激光器驱动器的输出端与所述激光器连接；所述激光器与所述第二时钟数据恢复模块连接；所述第二时钟数据恢复模块与所述光发射组件连接。所述激光器驱动器为EML激光驱动器；所述激光器为EML激光器。
所述激光器驱动器的输入端与所述20PIN电接口单元通过升压电路连接；通过所述升压电路，所述激光器驱动器可以为所述激光器提供更大的工作电流。
所述光发射单元1还包括第二DA转换器；所述第二DA转换器的信号输入端与所述微控制单元2连接；所述第二DA转换器的信号输出端与所述激光器和所述第二时钟数据恢复模块连接。
所述光发射组件集成有半导体制冷器TEC；所述半导体制冷器TEC用于控制所述光发射单元的温度。光发射组件内部集成了半导体制冷器TEC，提高了模块的稳定性；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。
所述光发射单元1还包括TEC控制器；所述TEC控制器的输入端与所述微控制单元2连接，所述TEC控制器的输出端与所述光发射组件连接；所述TEC控制器用于监控所述光发射单元1的温度，并根据所述微控制单元2输出的控制信号调整所述光发射单元1的温度。
本发明光模块性能优越，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，采用DC-DC方式供电，可以极大的提高功率利用效率，同等情况下，减小了模块的总功耗；内部集成了半导体制冷器TEC，提高了模块的稳定性，使模块整体性能得到优化，集新颖性、实用性与创造性于一体，适用于大规模量产，满足SONET光网络长距离数据传输的需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：包括微控制单元(2)、20PIN电接口单元、光接收单元(3)、光发射单元(1)以及DC-DC模块；
所述微控制单元(2)分别与所述光接收单元(3)和所述光发射单元(1)以及20PIN电接口单元连接，用于实现对所述光接收单元(3)、光发射单元(1)以及20PIN电接口单元的控制与监测；
所述20PIN电接口单元用于提供电源以及与外部系统进行通信的接口；所述20PIN电接口单元还连接有电源控制器；所述电源控制器与所述DC-DC模块连接；
所述光接收单元(3)与所述20PIN电接口单元连接，用于将输入的光信号转换为电信号输出，所述光接收单元(3)包括第一时钟数据恢复模块；
所述光发射单元(1)与所述20PIN电接口单元连接，用于将输入的电信号转换为光信号输出，所述光发射单元(1)包括第二时钟数据恢复模块；
所述DC-DC模块分别与所述第一时钟数据恢复模块和所述第二时钟数据恢复模块连接；所述DC-DC模块用于提供电能。
2.根据权利要求1所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述光接收单元(3)还包括光接收组件和限幅放大器；所述光接收组件的输出端与所述限幅放大器连接；所述限幅放大器与所述第一时钟数据恢复模块连接；所述第一时钟数据恢复模块与所述20PIN电接口单元连接。
3.根据权利要求2所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述光接收组件集成有雪崩光电二极管APD；所述限幅放大器为线性放大器。
4.根据权利要求3所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述光接收组件的输入端连接有APD高压控制单元；所述APD高压控制单元的电压输入端连接有第一DA转换器的信号输出端，所述APD高压控制单元的电压输出端的输出电压为所述光接收组件中的雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压；所述第一DA转换器的信号输入端与所述微控制单元(2)连接。
5.根据权利要求1所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述光发射单元(1)还包括激光器驱动器、激光器以及光发射组件；所述激光器驱动器的输入端与所述20PIN电接口单元连接，所述激光器驱动器的输出端与所述激光器连接；所述激光器与所述第二时钟数据恢复模块连接；所述光发射组件与所述第二时钟数据恢复模块连接。
6.根据权利要求5所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述激光器驱动器的输入端与所述20PIN电接口单元通过升压电路连接；通过所述升压电路，所述激光器驱动器可以为所述激光器提供更大的工作电流。
7.根据权利要求5所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述光发射单元(1)还包括第二DA转换器；所述第二DA转换器的信号输入端与所述微控制单元(2)连接；所述第二DA转换器的信号输出端与所述激光器和所述第二时钟数据恢复模块连接。
8.根据权利要求5所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述光发射组件集成有半导体制冷器TEC；所述半导体制冷器TEC用于控制所述光发射单元的温度。
9.根据权利要求5所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述光发射单元(1)还包括TEC控制器；所述TEC控制器的输入端与所述微控制单元(2)连接，所述TEC控制器的输出端与所述光发射组件连接；所述TEC控制器用于监控所述光发射单元(1)的温度，并根据所述微控制单元(2)输出的控制信号调整所述光发射单元(1)的温度。
10.根据权利要求5或6所述一种低功耗长距离SFP+光模块，其特征在于：所述激光器驱动器为EML激光驱动器；所述激光器为EML激光器。
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