CN107017947A - 一种cfp2封装100g超长距er4模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种CFP2封装100G超长距ER4模块，包括电信号到光信号转换的发射电路和光信号到电信号转换的接收电路；所述的发射电路包括依次连接的第一信号单元、第一时钟恢复单元、发射器件单元、光信号准直单元；所述的接收电路包括将接收到的光波信号放大整形处理的光信号放大单元、将光信号进行光电转换的光接收器件单元、对光接收器件单元输出的电信号进行放大的电信号放大单元、和对电信号恢复整形的第二时钟恢复单元，将电信号输出的第二信号单元。本发明中由于采用光信号放大单元和电信号放大单元的两级处理，大大提高了接收的灵敏度。从而实现超长距离应用中大链路，高灵敏度的要求。

Description

一种CFP2封装100G超长距ER4模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体指一种CFP2封装100G超长距ER4模块。

背景技术

CFP2是光模块的一种封装模式，目前有CFP、CFP2和CFP4三种类似的光模块封装模式，这种光模块的速率是：40Gbit/s,100Gbit/s。ER4是4路40km光模块，随着互联网、云计算和大数据等产业的加速发展，100G产品应用越来越广，长距离的需求也随之增多，根据OVUM预测，100G ER4模块在未来的五年需求量将以每年30％速度增长。对于40km的应用场景，传统方案需要采用DWDM设备来增加传输距离，其组网复杂，需要额外的设备费用，维护成本较高，而使用100G ER4模块可以简化传输网络，减少了中继设备，降低了维护成本。

随着人们日益增长的网络业务需求，对光电通信带宽的要求不断增加。100Gbit/s速率组网不断商用化，但基于技术瓶颈，目前长距离100Gbit/s系列传输光电模块依然难以突破。运营组网时需要增加多个中继，组网成本居高不下，严重阻碍了高带宽通信技术的商用化脚步。市场对于100G产品，特别是更具竞争力的小封装CFP2产品，对中长距离系列迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有技术中传输距离短和灵敏度低的问题，为目前100G大链路、长距离模块应用提供CFP2封装100G超长距ER4模块。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种CFP2封装100G超长距ER4模块，包括电信号到光信号转换的发射电路和光信号到电信号转换的接收电路；所述的发射电路包括依次连接的第一信号单元、第一时钟恢复单元、发射器件单元、光信号准直单元；所述的接收电路包括将接收到的光波信号放大整形处理的光信号放大单元、将所述的光信号放大单元放大整形后的光信号进行光电转换输出电信号的光接收器件单元、对光接收器件单元输出的电信号进行放大的电信号放大单元、和对电信号放大单元放大了的电信号恢复整形的第二时钟恢复单元，将经过第二时钟恢复单元恢复整形后的电信号输出的第二信号单元。

本发明中由于采用光信号放大单元和电信号放大单元的两级处理，大大提高了接收的灵敏度。从而实现超长距离应用中大链路，高灵敏度的要求。

进一步的，上述的CFP2封装100G超长距ER4模块中：所述发射器件单元为4组激光器组成，发光波长为LAN WDM，波长范围值满足L0：1294.53～1296.59nm,L1：1299.02～1301.09nm,L2：1303.54～1305.63nm,L3：1308.09～1310.19nm。在所述的发射电路和接收电路中分别还具有合波单元和分波单元；在所述的发射电路中，合波单元设置在所述的发射器件单元和光信号准直单元之间，将发射器件单元输出的光信号分波为LAN WDM波长4路光信号输入到所述的光信号准直单元中；在所述的接收电路中，分波单元设置在所述的光信号放大单元与光接收器件单元之间，将光信号放大单元输出的光信号分成4路LAN WDM波长光信号分别送入光接收器件单元的4组对应通道PD器件，进行光电转换。

实现四路数据传送。

进一步的，上述的CFP2封装100G超长距ER4模块中：所述的发射器件单元在发射驱动单元驱动下实现将电信号转换成光信号，在所述的发射器件单元上具有温度稳定单元。

温度稳定单元为发射器件单元提供恒定的工作温度确保发射光功率和波长的稳定性、可靠性，实现较低损耗、超长距离的传输要求。

进一步的，上述的CFP2封装100G超长距ER4模块中：所述的温度稳定单元中包括确保所述的发射器件单元工作在同一设定温度下的温度采样反馈单元和计算调节单元。实现与外部应用设备之间的数据通信管理的MDIO单元。还包括计算处理单元，所述的计算处理单元通过I2C总线与发射电路和接收电路中各单元之间的通信。

本发明的有益效果：本发明采用4路并行发射信号，并通过第一时钟恢复单元至发射驱动单元，驱动发射器件单元中4组激光器发光，进一步通过合波处理后进行准直输出。接收光经过光信号放大处理后进行分波处理，输出4路LAN波长光进入接收器件单元转换成电信号，并通过电信号放大单元放大和第二时钟恢复单元的信号处理，最终4路并行接收信号输出至CFP2接口管理单元的第二信号单元。实现与应用设备之间的100G信号收发功能。采用光信号放大单元和电信号放大单元的两级处理，大大提高了接收的灵敏度。从而实现超长距离应用中大链路，高灵敏度的要求。

附图说明

图1为本发明CFP2封装100G超长距ER4模块的结构原理图。

图2为本发明CFP2封装100G超长距ER4模块的发射电路原理框图。

图3为发明CFP2封装100G超长距ER4模块接收电路原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明提出CFP2封装100G超长距ER4模块，包括CFP2接口管理单元，电信号处理单元，光器件单元，光信号处理单元及监控管理单元。

CFP2接口管理单元包括与电信号输入的接口单元，主要有第一信号单元、第二信号单元、电源管理单元、检测单元、MDIO管理单元及控制单元。第一信号单元是电信号输入ER4模块的单元，为具有4路并行发射信号输入，它是电信号的输入接口。第二信号单元是电信号的输出接口，ER4模块接收光信号经处理后形成电信号从这个接口输出，本实施例中也是4路并行接收输出信号输出到模块外面。电源管理单元分成发射和接收两部分，并采用模块电路板上的金手指的8个引脚进行供电，提高电流负载能力。MDIO管理单元包括时钟线、数据线及地址进行分配管理，实现产品MSA规定的各项信息读写。检测单元检测CFP封装100G超长距离ER4模块的工作状态，出现故障时报警输出。控制单元包括光功率的开关、低功耗模式的控制及数据通信的开启。

电信号处理单元包括第一时钟恢复单元、发射驱动单元、第二时钟恢复单元及电信号放大单元。第一时钟恢复单元对从金手指输入的4路并行信号进行整形处理，减少信道间相互干扰。发射驱动单元完成驱动激光器发光并将4路并行信号分别耦合至光路形成光信号。电信号放大单元和第二时钟恢复单元是对接收至的4路并行信号的放大整形，确保接收信号的质量。

光器件单元与电信号单元一样是本实施例的重点单元，主要完成光电转换和电光转换。包括发射器件单元、温度稳定单元及接收器件单元。所述发射器件单元为4组激光器组成，发光波长为LAN WDM，波长范围值满足要求，分别为L0：1294.53～1296.59nm,L1：1299.02～1301.09nm,L2：1303.54～1305.63nm,L3：1308.09～1310.19nm。温度稳定单元能通过TEC温控装置对所述发射器件单元进行温度恒定操作，确保工作时光功率恒定和波长稳定。所述接收器件单元为4组接收PD组成，完成接收LAN WDM波段光信号到电信号转换，同时分别对各路接入光功率大小进行监控输出。

光信号处理单元实现光信号处理，包括合波单元、光信号准直单元、光信号放大单元及分波单元。合波单元对4路LAN WDM波长的光进行MUX合波，最终成一路光信号输出。分波单元对一路光信号进行DEMUX分波处理，分成4路对应LAN WDM波长的光。光信号准直单元对光信号进行色散及模式纠正处理，确保低链路损耗，实现超长距离传输。光信号放大单元可对微弱的光信号进行整形放大处理，提高接收灵敏度，同时具备最大输入光限制，防止接收器件进入饱和损坏。

监控管理单元用于对整个模块进行管理，包括MDIO单元、I2C单元、采样单元及计算处理单元。MDIO单元实现CFP2封装100G超长距ER4模块与外部应用设备之间的数据通信管理。所述I2C单元进行单片机与各内部功能单元之间的数据通信管理。采样单元对温度、RSSI等进行采样。所述计算处理单元将采样的数据进行算法处理并反馈给各功能单元之间，进行功能协调实现，保证CFP2封装100G超长距ER4模块在多应用场景下均能稳定工作。

本发明的主要由发射电路和接收电路两个部分组成如图2和图3所示，发射电路将从模块金手指上获得的发射电信号进行处理转换成光信号从光纤发射，接收电路从光纤中接收光信号转换成电信号输出到金手指。

4路并行信号进入第一信号单元，经过第一时钟恢复单元修复整形后，经发射驱动单元和发射器件单元完成电到光的转换。转换的光信号为LAN WDM波长4路光信号，4路光信号经合波单元进行合波处理最后由光信号准直单元进行修正输出，从而完成电信号到光信号转换的发射功能。本实施例中，温度稳定单元通过温度采样反馈、计算调节，确保发射器件单元工作在同一设定温度下，从而实现CFP2封装100G超长距ER4模块输出恒定光功率和稳定波长。

光纤的收入光入射时首先经过光信号放大单元进行放大整形处理，输入较大的、高质量光信号。然后经过分波单元进行分波处理，分成4路LAN WDM波长光信号分别送入接收器件单元的4组对应通道PD器件，进行光电转换，转换的电信号经过电信号放大单元和第二时钟恢复单元的进一步恢复整形，最终输出低噪声、高带宽电信号送入第二信号单元，经由金手指输出4路并行信号。监控管理单元通过内部I2C控制各功能单元之间协调合作，自我调节，保证CFP2封装100G超长距ER4模块在各应用场景下的工作可靠性。

除以上所述外，本发明所述的监控管理单元协调管理各功能单元，所述计算处理单元采用全新算法，预设查找表功能，从而加快计算处理速度，提高产品性能。所述电源管理单元采用缓启动装置，多级滤波管理，减少脉冲干扰，提高电源稳定性。所述电信号处理单元、光器件单元及光信号放大单元进行了无缝隙散热处理，进一步保证CFP2封装100G超长距ER4模块的工作可靠性。

本实施例的有益效果：本发明采用4路并行发射信号，并通过第一时钟恢复单元至发射驱动单元，驱动发射器件单元中4组激光器发光，进一步通过合波处理后进行准直输出。接收光经过光信号放大处理后进行分波处理，输出4路LAN波长光进入接收器件单元转换成电信号，并通过电信号放大单元放大和第二时钟恢复单元的信号处理，最终4路并行接收信号输出至CFP2接口管理单元的第二信号单元。实现与应用设备之间的100G信号收发功能。采用光信号放大单元和电信号放大单元的两级处理，大大提高了接收的灵敏度。从而实现超长距离应用中大链路，高灵敏度的要求。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当然不能以此限定本新型实施之范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明书所记载的内容作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明权利要求所涵盖范围之内。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。

Claims (7)

1.一种CFP2封装100G超长距ER4模块，包括电信号到光信号转换的发射电路和光信号到电信号转换的接收电路；所述的发射电路包括依次连接的第一信号单元、第一时钟恢复单元、发射器件单元、光信号准直单元；其特征在于：所述的接收电路包括将接收到的光波信号放大整形处理的光信号放大单元、将所述的光信号放大单元放大整形后的光信号进行光电转换输出电信号的光接收器件单元、对光接收器件单元输出的电信号进行放大的电信号放大单元、和对电信号放大单元放大了的电信号恢复整形的第二时钟恢复单元，将经过第二时钟恢复单元恢复整形后的电信号输出的第二信号单元。

2.根据权利要求1所述的CFP2封装100G超长距ER4模块，其特征在于：所述发射器件单元为4组激光器组成，发光波长为LAN WDM，波长范围值满足L0：1294.53～1296.59nm,L1：1299.02～1301.09nm,L2：1303.54～1305.63nm,L3：1308.09～1310.19nm。

3.根据权利要求2所述的CFP2封装100G超长距ER4模块，其特征在于：在所述的发射电路和接收电路中分别还具有合波单元和分波单元；

在所述的发射电路中，合波单元设置在所述的发射器件单元和光信号准直单元之间，将发射器件单元输出的光信号分波为LAN WDM波长4路光信号输入到所述的光信号准直单元中；

在所述的接收电路中，分波单元设置在所述的光信号放大单元与光接收器件单元之间，将光信号放大单元输出的光信号分成4路LAN WDM波长光信号分别送入光接收器件单元的4组对应通道PD器件，进行光电转换。

4.根据权利要求1所述的CFP2封装100G超长距ER4模块，其特征在于：所述的发射器件单元在发射驱动单元驱动下实现将电信号转换成光信号，在所述的发射器件单元上具有温度稳定单元。

5.根据权利要求4所述的CFP2封装100G超长距ER4模块，其特征在于：所述的温度稳定单元中包括确保所述的发射器件单元工作在同一设定温度下的温度采样反馈单元和计算调节单元。

6.根据权利要求1所述的CFP2封装100G超长距ER4模块，其特征在于：还包括实现与外部应用设备之间的数据通信管理的MDIO单元。

7.根据权利要求1所述的CFP2封装100G超长距ER4模块，其特征在于：还包括计算处理单元，所述的计算处理单元通过I2C总线与发射电路和接收电路中各单元之间的通信。