CN108173597A - 一种光模块、光线路终端以及无源光网络 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块、光线路终端和无源光网络，其中，所述光模块包括上壳体和下壳体以及封装于所述上壳体和所述下壳体内部空腔的电路板，所述电路板上设置有MCU和光器件，所述光器件用于光电信号的转换，其中，所述光器件包括第一光器件和第二光器件，所述MCU的第一控制端口电连接至第一控制开关，所述第一控制开关分别与所述第一光器件和所述光模块的电源接口电连接；所述MCU的第二控制端口电连接至第二控制开关，所述第二控制开关分别与所述第二光器件和所述光模块的电源接口电连接。通过本申请实施例能够在提高光模块传输速率和容量的前提下，有效降低光模块以及光线路终端的功耗。

Description

一种光模块、光线路终端以及无源光网络

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块、光线路终端以及无源光网络。

背景技术

GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络)技术是基于ITU-TG.984.X标准的最新一代宽带无源光综合接入技术，具有高带宽、高效率、大覆盖范围以及用户接口丰富等众多优点，近年来，GPON系统已经广泛布局于光线通信网络中。

GPON OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)光模块是无源光网络终端设备上支持热插拔的光模块，由于终端设备的设备板卡尺寸是固定的，所以能够搭载的光模块数量也会受到限制。目前，通常采用的GPON光模块一般为单端口的光模块。如图1所示为现有技术中公开的一种单端口GPON光模块封装结构，如图1所示，该封装结构的光模块包括：上壳体101、下壳体102和电路板103，其中，所述电路板103上设置有一个光器件104，所述光器件104仅包括一个光发射单元和一个光接收单元，所述光发射单元和光接收单元相互匹配；所述电路板103卡固于所述下壳体102上，所述上壳体101盖合于所述下壳体102上实现对电路板103的封装；所述上壳体101与下壳体102盖合后形成一个光接口105，所述光发射单元的出光口和光接收单元的吸光口同时连接至所述光接口105内。该光模块通过光接口105与光纤连接，从而实现光模块光信号的发送和接收。

由于目前的光模块中仅设置有一组光发射单元和光接收单元，只能由单个光发射单元和单个光接收单元实现一路光信号的发射和接收。随着宽带用户数量的激增，光网络终端对光模块的需求数量也在不断增加，因此需要设备板卡能够搭载更多可以接收和发射光信号的光模块，然而，鉴于相同设备板卡的尺寸有限，不能够插接足够多数量的光模块，从而无法大幅提高光网络终端的工作效率。

发明内容

本申请提供了一种光模块、光线路终端和无源光网络，以解决由于设备板卡的尺寸有限，不能够插接足够多数量的光模块，从而无法大幅提高光网络终端的工作效率的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种光模块，包括上壳体和下壳体以及封装于所述上壳体和所述下壳体内部空腔的电路板，所述电路板上设置有MCU和光器件，所述光器件用于光电信号的转换，其中，所述光器件包括第一光器件和第二光器件，

所述MCU的第一控制端口电连接至第一控制开关，所述第一控制开关分别与所述第一光器件和所述光模块的电源接口电连接；

所述MCU的第二控制端口电连接至第二控制开关，所述第二控制开关分别与所述第二光器件和所述光模块的电源接口电连接。

第二方面，本申请实施例公开了一种光线路终端，包括：若干如第一方面所述的光模块。

第三方面，本申请实施例公开了一种无源光网络，包括：如第二方面所述的光线路终端、以及经光纤与所述光线路终端连接的光网络单元ONU。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请实施例提供了一种光模块，包括上壳体和下壳体以及封装于所述上壳体和所述下壳体内部空腔的电路板，所述电路板上设置有MCU和光器件，所述光器件用于光电信号的转换，其中，所述光器件包括第一光器件和第二光器件，所述MCU的第一控制端口电连接至第一控制开关，所述第一控制开关分别与所述第一光器件和所述光模块的电源接口电连接；所述MCU的第二控制端口电连接至第二控制开关，所述第二控制开关分别与所述第二光器件和所述光模块的电源接口电连接。

由于本申请实施例提供的光模块包括两个光器件，即两个光器件均集成于电路板上，使得光模块能够同时实现两路光信号的处理，相比于现有技术中光模块仅能够处理一路光信号而言，能够有效提升光模块的处理效率。同时，在尺寸有限的设备板卡上安装相同数量的该光模块时，能够增加至少两倍光路信号的处理能力，从而在不改变设备板卡结构的基础之上也能够大大提高光线路终端OLT的工作效率。另外，在MCU的控制下，通过第一控制开关控制第一光器件的电源关断(即投入或停止工作)，通过第二控制开关控制第二光器件的电源关断，实现处理光信号的两路光器件分别投入工作，如：其中一路处于工作模式，另一路则处理休眠或停止工作模式，能够有效避免两路功能模块在不必要的情况下共同投入工作，进而增加光模块的功耗。本发明可在提高光模块传输速率和容量的前提下，有效降低光模块以及光线路终端的功耗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种吉比特无源光网络的光模块的爆炸结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种吉比特无源光网络的光模块的爆炸结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种吉比特无源光网络的光模块的封装结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种吉比特无源光网络的光模块的电路结构框图；

图5为本申请实施例提供的一种吉比特无源光网络的光模块电源控制结构框图；

图6为本申请实施例提供的一种吉比特无源光网络的光模块详细电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图2所示，为本申请实施例提供的一种吉比特无源光网络的光模块的爆炸结构示意图。参见图3所示，为本申请实施例提供的一种吉比特无源光网络的光模块的封装结构示意图。

如图2所示，本申请实施例提供的吉比特无源光网络的光模块，包括上壳体201、下壳体202和电路板203，所述上壳体201用于盖合到下壳体202上，电路板203密封安装于所述上壳体201和下壳体202之间的空腔内。其中，在具体实施方式中，该电路板203上设置有MCU以及可以同时处理两路光信号的光器件：第一光器件204和第二光器件205，MCU、第一光器件204和第二光器件205分别设置于电路板203上，MCU分别通过一个控制开关与第一光器件204和第二光器件205连接，具体的，MCU的第一控制端口电连接至第一控制开关S1，第一控制开关S1分别与第一光器件204和电源电连接，MCU的第二控制端口电连接至第二控制开关S2，第二控制开关S2分别与第二光器件205和电源电连接；由MCU控制第一控制开关S1和第二控制开关S2同时开断或分别开断，实现第一光器件204和第二光器件205供电并投入工作，具体实施过程中，由第一光器件204处理其中一路光信号，由第二光器件205处理另外一路光信号，由第一光器件204和第二光器件205实现光电信号的转换。且在具体实施过程中，该第一光器件204和第二光器件205分别与该上壳体201和下壳体202盖合形成的光接口连接，从而通过与该光接口连接的光纤实现上行光信号和下行光信号的发射和接收。

其中，在具体实施过程中，该上壳体201和下壳体202盖合后可形成一个光接口或两个光接口，当上壳体201和下壳体202盖合形成一个光接口时，该第一光器件204和第二光器件205分别连接至该光接口，第一光器件204和第二光器件205通过该光接口与光纤连接；当上壳体201和下壳体202盖合形成两个光接口时，第一光器件204和第二光器件205将分别连接至一个光接口。在本申请实施例中优选的为两个光接口，且第一光器件204和第二光器件205分别连接至一个光接口，方便第一光器件204和第二光器件205能够单独处理一路光信号，可以实现第一光器件204和第二光器件205同时工作，并同时处理不同的两路光信号。

当上壳体201和下壳体202盖合形成两个光接口时，如图3所示本申请实施例提供的光模块的封装结构示意图为例进行说明，该上壳体201和下壳体202盖合后形成该光模块封装结构的主壳体，上壳体201和下壳体202盖合后的主壳体一端会形成两个端口：第一光接口301和第二光接口302，其中，所述第一光接口301和第二光接口302用于分别与外部光纤连接，从而由第一光接口301和第二光接口302分别发送和接收一路光信号，且第一光接口301与设置在电路板203上的第一光器件204连接，第二光接口302与设置在电路板203上的第二光器件205连接。且在具体实施过程中，第一光器件204和第二光器件205的结构可以完全相同，其具体电路结构可参照如下实施方式。

参见图4所示，为本申请实施例提供的光模块的电路结构框图。在本申请实施例中，该第一光器件204可以包括第一光发射单元402和第一光接收单元403，第二光器件205可以包括第二光发射单元404和第二光接收单元405，MCU 401、第一光发射单元402、第一光接收单元403、第二光发射单元404和第二光接收单元405均焊接在电路板203上。其中，该第一光发射单元402和第一光接收单元403为相互匹配的发射和接收光信号的器件，从而能够单独处理一路光信号；第二光发射单元404和第二光接收单元405为相互匹配的发射和接收光信号器件，从而能够单独处理一路光信号。所述MCU 401分别电连接至所述第一光发射单元402、第一光接收单元403、第二光发射单元404和第二光接收单元405，通过MCU 401控制第一光发射单元402和第二光发射单元404按照要求发射不同波长的激光，由MCU 401监测第一光接收单元403和第二光接收单元405接收光信号的光功率等相关参数，从而有效控制第一光发射单元402和第二光发射单元404动作。

在具体实施过程中，该第一光发射单元402和第二光发射单元404可以为相同的电路结构，可均包括激光驱动器和激光器，所述激光器可以为DFB(Distributed FeedbackLaser，分布式反馈)激光器或DBR(Distributed Bragg Reflection，分布式布拉格)激光器，激光器驱动连接至所述DFB激光器或DBR激光器，且MCU 401电连接至所述激光驱动器，通过MCU 401发送给所述激光驱动器一驱动信号，由该激光驱动器驱动所述DFB激光器或DBR激光器发出激光，如波长为1490nm的激光。

该第一光接收单元403和第二光接收单元405可以为相同的电路结构，且均包括光接收组件和限幅放大器，该光接收组件与所述限幅放大器电连接，具体实施过程中，该光接收组件可以仅包括一个光电二极管，如：雪崩光电二极管(APD，Avalanche Photodiode)，所述雪崩光电二极管直接电连接至所述限幅放大器；该光接收组件也可以包括一个光电二极管(如雪崩光电二极管)和一个跨阻放大器(TIA，Trans-Impedance Amplifier)，所述雪崩光电二极管、跨阻放大器和限幅放大器依次电连接，且所述MCU 401电连接至所述雪崩光电二极管，通过MCU 401监测所述雪崩光电二极管接收光信号的光功率等。具体实施过程中，雪崩光电二极管接收光纤发送的上行光信号，如波长为1310nm的光，待雪崩光电二极管探测到上行光信号后，输出相应的响应电流给跨阻放大器，由跨阻放大器处理并输出相应的差分电信号给限幅放大器，所述限幅放大器接收该差分电信号，并将该差分电信号进行限幅放大，输出相应的电信号。

在具体实施过程中，第一光器件204和第二光器件205还可以包括与第一光接口301和第二光接口302实现光纤连接的光纤连接器、光纤耦合器等等，具体实现过程中，第一光发射单元402和第一光接收单元403可以通过一光纤连接器与第一光接口301对接，第二光发射单元404和第二光接收单元405可以通过一光线接收器与第二光接口302对接，从而实现第一光接口301和第二光接口302与光纤连接。

然而，采用本申请实施方式时，如果使两路光器件同时处于工作过程中时，会大量消耗电能以及光模块本身的功耗，而在OLT设备具体实现过程中，也很有可能存在只需要光模块只处理一路光信号的可能，如果使两路光器件同时工作，则会大大增加光模块的功耗。同时，对于现有技术中仅可处理一路光信号的光模块而言，一旦光器件出现问题，如激光器出现损坏或光电二极管出现损坏，那么，该光模块将无法使用，只能由工作人员到现场更换新的光模块等情况，这样势必会影响光模块以及OLT设备的工作效率。当然，也可能是两路光器件在处理同一路光信号时，两个光器件同时工作则会大大提高光模块的功耗。

因此，本申请实施例中还提供了另外一种实施方式，具体可参见如图5和图6的相关实施方式。

参见图5所示，本申请提供的光模块包括MCU、第一光发射单元和第一光接收单元、第二光发射单元和第二光接收单元、第一控制开关S1和第二控制开关S2，所述MCU、第一光发射单元和第一光接收单元、第二光发射单元和第二光接收单元、第一控制开关S1和第二控制开关S2均固定于电路板中，且电路板封装于上壳体和下壳体形成的密封空腔内，且第一光发射单元和第一光接收单元通过光纤连接器连接至上壳体和下壳体形成的第一光接口，第二光发射单元和第二光接收单元通过光纤连接器连接至上壳体和下壳体形成的第二光接口。该MCU至少包括两个控制端口：第一控制端口A和第二控制端口B，所述第一控制端口A与第一控制开关S1电连接，所述第二控制端口B与第二控制开关S2电连接，同时该第一控制开关S1的一端与光模块的电源接口电连接、另一端电连接至所述第一光发射单元和第一光接收单元；从而通过MCU控制第一控制开关S1的通断，实现第一光发射单元和第一光接收单元与电源的连接，即实现第一光发射单元和第一光接收单元的电源通断；通过MCU控制第二控制开关S2的通断，实现第二光发射单元和第二光接收单元与电源的连接，即实现第二光发射单元和第二光光接收单元的电源通断。同时，在本申请实施例中，所述MCU分别与所述第一光发射单元、第一光接收单元、第二光发射单元和第二光接收单元电连接，所述MCU用于与外部的系统MAC芯片连接，所述MCU通过接收系统MAC芯片的控制信号，由MCU控制第一控制开关S1和第二控制开关S2的通断，进而控制第一光发射单元、第一光接收单元、第二光发射单元和第二光接收单元工作。

采用本申请实施例提供的吉比特无源光网络的光模块，由于本申请实施例提供的光模块包括两个光器件，即两个光器件均集成于电路板上，使得光模块能够同时实现两路光信号的处理，相比于现有技术中光模块仅能够处理一路光信号而言，能够有效提升光模块的处理效率。同时，在尺寸有限的设备板卡上安装相同数量的该光模块时，能够增加至少两倍光路信号的处理能力，从而在不改变设备板卡结构的基础之上也能够大大提高光线路终端OLT的工作效率。另外，在MCU的控制下，通过第一控制开关控制第一光器件的电源关断(即投入或停止工作)，通过第二控制开关控制第二光器件的电源关断，实现处理光信号的两路光器件分别投入工作，如：其中一路处于工作模式，另一路则处理休眠或停止工作模式，能够有效避免两路功能模块在不必要的情况下共同投入工作，增加光模块的功耗，在提高光模块传输速率和容量的前提下，有效降低光模块以及光线路终端的功耗率。

在具体实施过程中，以图6所示的光模块的结构框图为例，对本实施例进行说明。如图6所示，该第一光发射单元包括第一激光器和第一激光驱动器，第一光接收单元包括第一雪崩光电二极管、第一跨阻放大器和第一限幅放大器，其中，第一激光驱动器驱动连接至所述第一激光器，通过该第一激光驱动器驱动第一激光器发光，所述第一雪崩光电二极管、第一跨阻放大器和第一限幅放大器依次电连接，由第一雪崩光电二极管接收光信号并转换为响应电流后传递给第一跨阻放大器，由第一跨阻放大器将响应电流转换为差分电信号，并经第一限幅放大器限幅放大后输出相应的电信号。该第二光发射单元包括第二激光器和第二激光驱动器，第二光接收单元包括第二雪崩光电二极管、第二跨阻放大器和第二限幅放大器，其中，第二激光驱动器驱动连接至所述第二激光器，通过该第二激光驱动器驱动第二激光器发光，所述第二雪崩光电二极管、第二跨阻放大器和第二限幅放大器依次电连接，由第二雪崩光电二极管接收光信号并转换为相响应电流后传递给第二跨阻放大器，由第二跨阻放大器将响应电流转换为差分电信号，并经第二限幅放大器限幅放大后输出相应的电信号。同时，所述MCU与系统MAC芯片电连接，且MCU与第一激光驱动器、第二激光驱动器、第一雪崩光电二极管、第二雪崩光电二极管实现控制连接，分别由MCU监测第一雪崩光电二极管和第二雪崩光电二极管接收光信号的光功率等相关参数，并将相关参数发送给MAC芯片。

另外，在本申请实施方式中，MCU与第一控制开关S1电连接，且第一控制开关S1的一端与光模块的电源接口电连接，第一控制开关S1的另一端分别与第一激光器、第一激光驱动器、第一雪崩光电二极管、第一跨阻放大器和第一限幅放大器电连接，由于该光模块的电源接口用于与电源连接，因此，当MCU控制第一控制开关S1闭合时，则电源给第一激光器、第一激光驱动器、第一雪崩光电二极管、第一跨阻放大器和第一限幅放大器供电，则第一激光器、第一激光驱动器、第一雪崩光电二极管、第一跨阻放大器和第一限幅放大器处于工作状态，反之，则处于断路状态或低功耗工作状态。所述MCU与第二控制开关S2电连接，且第二控制开关S2的一端与光模块的电源接口电连接，第二控制开关S2的另一端分别与第二激光器、第二激光驱动器、第二雪崩光电二极管、第二跨阻放大器和第二限幅放大器电连接，由于该光模块的电源接口用于与电源连接，因此，当MCU控制第二控制开关S2闭合时，则电源给第二激光器、第二激光驱动器、第二雪崩光电二极管、第二跨阻放大器和第二限幅放大器供电，则第二激光器、第二激光驱动器、第二雪崩光电二极管、第二跨阻放大器和第二限幅放大器处于工作状态，反之，则处于断路状态或低功耗工作状态。

在本申请实施方式中，所述MCU与第一激光驱动器、第二激光驱动器、第一雪崩光电二极管和第二雪崩光电二极管的连接可通过I2C总线或其他串行总线、并行总线实现通信，且MCU与系统MAC芯片、第一控制开关S1和第二控制开关S2也可通过I2C总线或其他串行总线、并行总线实现通信。

另外，在本申请实施方式中，MCU中包括寄存器，所述寄存器中包括用于控制所述第一控制开关S1的第一控制位和控制所述第二控制开关S2的第二控制位，所述第一控制位和第二控制位可以不同控制位、也可以为同一控制位。本申请实施例以控制第一光器件正常工作、第二光器件处于低功耗工作为例进行说明，预先设定字符“0”表示控制开关闭合，字符“1”表示控制开关打开，则MAC芯片将分别发送给第一控制位和第二控制位一控制指令，例如发送给第一控制位的控制指令为字符“1”的指令，发送给第二控制位的控制指令为字符“0”的指令，则可实现第一控制开关S1闭合、第二控制开关S2打开，进而实现电源对第一光器件的供电、对第二光器件的断电操作，从而实现第一光器件正常工作、第二光器件处于低功耗工作。这样就可以保证光模块中一路光器件工作，另一路光器件作为备用光器件，从而保证当其中一个光器件发生故障，由MCU控制另外一个光器件工作，从而有效保证光模块始终处于正常的工作状态，不仅有效提高设备的工作效率，而且也能避免因光模块故障导致OLT设备的工作受到影响的情况。

另外，在本申请实施例中，还提供了一种光线路终端OLT，所述光线路终端包括多个光模块，多个所述光模块可以设置在一设备板卡中，从而实现与光纤连接。具体的，该光模块的具体结构可参照上述实施方式所述的光模块，在此不详细阐述。

同时，本申请实施例中还提供了一种吉比特无源光网络，包括：如上所述的光线路终端OLT、以及经光纤与所述光线路终端连接的光网络单元ONU。有关该OLT以及光模块的具体结构可参照如上实施方式，所述ONU可为现有技术中常用的相关设备，在此不详细阐述。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种光模块，包括上壳体和下壳体以及封装于所述上壳体和所述下壳体内部空腔的电路板，其特征在于，所述电路板上设置有MCU和光器件，所述光器件用于光电信号转换，其中，所述光器件包括第一光器件和第二光器件，

所述MCU的第一控制端口电连接至第一控制开关，所述第一控制开关分别与所述第一光器件和所述光模块的电源接口电连接；

所述MCU的第二控制端口电连接至第二控制开关，所述第二控制开关分别与所述第二光器件和所述光模块的电源接口电连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一光器件包括第一光发射单元和第一光接收单元，所述第二光器件包括第二光发射单元和第二光接收单元；其中，

所述第一控制开关的一端电连接至所述电源接口，所述第一控制开关的另一端分别电连接至所述第一光发射单元和第一光接收单元；

所述第二控制开关的一端电连接至所述电源接口，所述第二控制开关的另一端分别电连接至所述第二光发射单元和第二光接收单元。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一光发射单元和第二光发射单元均包括：激光器和激光驱动器；其中，

所述激光驱动器驱动连接至所述激光器，所述MCU分别电连接至所述第一光发射单元和第二光发射单元的激光驱动器。

4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一光接收单元和第二光接收单元均包括：光电二极管、跨阻放大器和限幅放大器，其中，

所述光电二极管电连接至所述跨阻放大器，所述跨阻放大器电连接至所述限幅放大器；

所述MCU分别电连接至所述第一光接收单元和第二光接收单元的光电二极管。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括第一光接口和第二光接口，所述第一光接口与所述第一光器件连接，所述第二光接口与所述第二光光器件连接。

6.一种光线路终端，其特征在于，包括：若干如权利要求1-5任一权利要求所述的光模块。

7.一种无源光网络，其特征在于，包括：如权利要求6所述的光线路终端以及经光纤与所述光线路终端连接的光网络单元ONU。