CN111224718A - 光模块以及光模块信号处理方法 - Google Patents

光模块以及光模块信号处理方法 Download PDF

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CN111224718A CN201811407279.XA CN201811407279A CN111224718A CN 111224718 A CN111224718 A CN 111224718A CN 201811407279 A CN201811407279 A CN 201811407279A CN 111224718 A CN111224718 A CN 111224718A
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Abstract

本申请公开了一种光模块，包括：激光驱动电路、激光发射光源、跨阻放大电路、光电二极管、微控制器、连续时间线性均衡器以及高频信号补偿单元；其中，所述微控制器与所述激光驱动电路、所述跨阻放大电路、所述连续时间线性均衡器以及所述高频信号补偿单元通过内部总线相连。针对所述光模块，在电信号输入端添加连续时间线性均衡器用以对输入的电信号进行整形处理，并且在电信号输出端添加高频信号补偿单元用以对跨阻放大电路输出的电信号进行高频补偿处理，从而来提升电信号在数据中心传输的稳定性和有效性，在节省成本的基础上兼顾高速信号完成性，满足光模块的低成本以及数据中心的数据互联的需求。

Description

光模块以及光模块信号处理方法
技术领域
本申请涉及光模块领域，具体涉及一种光模块。本申请同时涉及两种光模块信号处理方法。
背景技术
随着互联网和智能终端的快速发展和应用，使全球数据量得到爆发式增长，从而极大地推动了以高速路由器、超级计算和存储为核心的高性能数据中心的发展，为保证数据中心数据通信的稳定性以及灵活性，迫切需求一种用于高性能数据中心的传输媒质，在这种情况之下有源光缆AOC(Active Optical Cable)应运而生。
有源光缆的光模块主要构成部件如附图1所示，主要包括：激光驱动电路(TXDriver)、激光发射光源(Laser)、跨阻放大电路(RX TIA，Trans impedance Amplifier)、光电二极管(PD)、微控制器(MCU)、电信号接收端的CDR(Clock and Data Recovery，时钟和数据恢复电路)芯片(TX CDR)以及电信号输出端的CDR芯片(RX CDR)，在接收电信号输出光信号的过程中，将通过外接引脚输入的电信号输入电信号接收端的CDR芯片，通过CDR芯片对电信号进行整形，从而确保信号质量保证传输效率；CDR芯片整形后的电信号被输入激光驱动电路，由激光驱动电路根据输入的电信号来驱动激光发射光源，并且激光发射光源来发射激光，从而将电信号转换为光信号发射出去。在接收光信号输出电信号的过程中，通过光电二极管来探测光信号，光电二极管探测到光信号后会输出相应的电流信号，跨阻放大电路将输出的电流信号进行放大处理，输出相应的差分电信号，该差分电信号被进一步输入到电信号输出端的CDR芯片，由CDR芯片对电信号进行整形，从而在电信号输出端也确保信号质量保证传输效率。
可见，目前的有源光缆为了保证信号传输的距离和稳定性，在电信号输出端和输入端均采用CDR芯片对输出和输入的电信号进行整形处理，但采用CDR芯片的同时也会带来问题，导致有源光缆光的模快芯片方案成本居高不下。
发明内容
本申请提供一种光模块，以解决现有技术存在的缺陷。本申请同时涉及两种光模块信号处理方法。
本申请提供一种光模块，包括：
激光驱动电路、激光发射光源、跨阻放大电路、光电二极管、微控制器、连续时间线性均衡器以及高频信号补偿单元；
其中，所述微控制器与所述激光驱动电路、所述跨阻放大电路、所述连续时间线性均衡器以及所述高频信号补偿单元通过内部总线相连；
所述连续时间线性均衡器对所述光模块的电信号输入端接收到的电信号进行整形处理，并将整形处理后的电信号输入与其相连的所述激光驱动电路，所述激光驱动电路根据输入的电信号驱动所述激光发射光源发射光信号；
所述光电二极管与所述跨阻放大电路相连，所述光电二极管检测到光信号后输出相应的响应电信号至所述跨阻放大电路，所述跨阻放大电路将针对所述响应电信号进行信号放大处理后的差分电信号输出至与其相连的所述高频信号补偿单元，所述高频信号补偿单元对输入的差分电信号进行高频补偿，并将高频补偿后的电信号通过所述光模块的电信号输出端输出。
可选的，所述高频信号补偿单元采用预加重技术或者去加重技术对所述差分电信号进行高频补偿处理。
可选的，所述光模块还包括存储器，所述存储器与所述微控制器相连；
其中，所述存储器包括：电可擦除可编程只读存储器。
可选的，所述光模块还包括开关电源芯片，所述开关电源芯片与所述微控制器相连，根据所述微控制器下发的开关指令进行开关操作。
本申请还提供一种光模块信号处理方法，包括：
接收通过电信号输入端输入的电信号；
根据微控制器下发的信号处理配置，对所述电信号进行整形处理；
将整形处理后的电信号输入激光驱动电路；
根据整形处理后的电信号，基于所述激光驱动电路驱动激光发射光源发射光信号。
可选的，所述根据微控制器下发的信号处理配置，对所述电信号进行整形处理步骤，采用连续时间线性均衡器实现。
可选的，所述光模块信号处理方法，包括：
基于光电二极管将检测到的光信号转换为响应电信号；
基于跨阻放大电路对所述光电二极管输入的所述响应电信号进行信号放大处理；
根据所述微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理；
输出所述高频补偿处理后获得的电信号。
可选的，所述根据所述微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理步骤，采用预加重技术或者去加重技术对所述差分电信号进行高频补偿处理。
本申请提供第二种光模块信号处理方法，包括：
基于光电二极管将检测到的光信号转换为响应电信号；
基于跨阻放大电路对所述光电二极管输入的所述响应电信号进行信号放大处理；
根据微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理；
输出所述高频补偿处理后获得的电信号。
可选的，所述根据微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理步骤，采用预加重技术或者去加重技术对所述差分电信号进行高频补偿处理。
与现有技术相比，本申请具有如下优点：
本申请提供的光模块，包括：激光驱动电路、激光发射光源、跨阻放大电路、光电二极管、微控制器、连续时间线性均衡器以及高频信号补偿单元；
其中，所述微控制器与所述激光驱动电路、所述跨阻放大电路、所述连续时间线性均衡器以及所述高频信号补偿单元通过内部总线相连；
所述连续时间线性均衡器对所述光模块的电信号输入端接收到的电信号进行整形处理，并将整形处理后的电信号输入与其相连的所述激光驱动电路，所述激光驱动电路根据输入的电信号驱动所述激光发射光源发射光信号；
所述光电二极管与所述跨阻放大电路相连，所述光电二极管检测到光信号后输出相应的响应电信号至所述跨阻放大电路，所述跨阻放大电路将针对所述响应电信号进行信号放大处理后的差分电信号输出至与其相连的所述高频信号补偿单元，所述高频信号补偿单元对输入的差分电信号进行高频补偿，并将高频补偿后的电信号通过所述光模块的电信号输出端输出。
本申请提供的光模块，在电信号输入端添加连续时间线性均衡器用以对输入的电信号进行整形处理，并且在电信号输出端添加高频信号补偿单元用以对跨阻放大电路输出的电信号进行高频补偿处理，从而来提升电信号在数据中心传输的稳定性和有效性，在节省成本的基础上兼顾高速信号完成性，满足光模块的低成本以及数据中心的数据互联的需求。
附图说明
附图1是现有技术提供的一种光模块的示意图；
附图2是本申请提供的一种光模块实施例的示意图；
附图3是本申请提供的一种光模块信号处理方法实施例的处理流程图；
附图4是本申请提供的第二种光模块信号处理方法实施例的处理流程图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
本申请提供一种光模块，本申请还提供两种光模块信号处理方法。以下分别结合本申请提供的实施例的附图逐一进行详细说明。
本申请提供的一种光模块实施例如下：
参照附图2，其示出了本申请提供的一种光模块实施例的示意图。
随着互联网行业的飞速发展，数据中心也迎来了前所未有的发展契机，数据中心的架构一般分为三层结构，核心层、汇聚层和接入层，有源光缆AOC(Active OpticalCable)应用于接入层，作为服务器和TOR交换机之间互联的重要光电部件。同时，随着企业数据业务的不断增长，对数据中心面临的压力也越来越大，能够具有处理海量数据的数据处理能力，对数据中心内部的数据互联速率也提出新的更高的要求，下一代数据中心的主流速率将提升至400G，服务器和TOR交换机之间的互联速率从目前的25G提升至100G，在这种背景下，高性能、小封装、低成本的有源光缆的光模块受到青睐。
目前有源光缆的光模块如附图1所示，为确保信号传输的准确性和稳定性，在光模块的电信号输入端和电信号输出端分别配置CDR(Clock and Data Recovery，时钟和数据恢复电路)芯片，从而对输入和输出光模块的电信号进行整形处理，从而保证信号在几公里甚至几十公里级别距离传输过程中的稳定性和有效性。但在数据中心中部署的有源光缆的光模块，传输距离一般为几米到几十米这一级别，可见，光模块对传输信号的稳定性和有效性的保证无需到几公里甚至几十公里级别，只需确保其在数据中心内传输的稳定性和有效性即可，而光模块中实现几公里甚至几十公里级别信号稳定传输正是通过CDR芯片实现的。
因此，本申请提供的光模块，从节省光模块成本的角度出发，去除光模块的电信号输入端和电信号发送端配置的CDR芯片，在去除电信号输入端和电信号发送端配置的CDR芯片的基础上，在电信号输入端和电信号发送端添加相应的信号处理功能，保证信号在数据中心传输的稳定性和有效性，从而在节省成本的基础上兼顾高速信号完成性，满足光模块的低成本以及数据中心的数据互联的需求。
本申请提供的光模块，如附图2所示，包括：激光驱动电路(Driver)202、激光发射光源(Laser)203、跨阻放大电路(TIA)205、光电二极管(PD)206、微控制器(MCU)207、连续时间线性均衡器201以及高频信号补偿单元204。其中，所述微控制器207与所述激光驱动电路201、所述跨阻放大电路205、所述连续时间线性均衡器201以及所述高频信号补偿单元201通过内部总线相连，用以控制所述激光驱动电路201、所述跨阻放大电路205、所述连续时间线性均衡器201以及所述高频信号补偿单元201。
具体的，在光模块将输入的电信号转换为光信号输出的过程中，所述连续时间线性均衡器201在所述微控制器207的控制下，根据所述微控制器207下发的信号处理配置，对光模块的电信号输入端接收到的电信号进行整形处理，并将整形处理后的电信号输入与其相连的所述激光驱动电路202，所述激光驱动电路202根据输入的电信号驱动所述激光发射光源203发射光信号。
所述连续时间线性均衡器201是一种应用在接收端芯片上的一种技术，其作用可以在传输损耗较大的链路，有效的改善接收端眼图的性能。本申请实施例中，针对通过光模块的电信号输入端输入的电信号，通过连续时间线性均衡器201对该电信号进行整形处理，目的在于改善数据中心的信号传输性能，使整形后的电信号在能够在数据中心的传输性更加稳定同时也更加有效。
需要说明的是，对于通过光模块的电信号输入端输入的电信号，对该电信号进行整形处理并不限于所述连续时间线性均衡器201，可采用其他能够使电信号在整形处理后的传输具有稳定性和有效性的均衡器，对此不作限定。
在光模块将检测到的光信号转换为电信号输出的过程中，所述光电二极管206与所述跨阻放大电路205相连，所述光电二极管206在检测到光信号后输出相应的响应电信号至所述跨阻放大电路205，所述跨阻放大电路205将针对所述响应电信号进行信号放大处理后的差分电信号输出至与其相连的所述高频信号补偿单元204，所述高频信号补偿单元204在所述微控制器207的控制下，对输入的差分电信号进行高频补偿，并将高频补偿后的电信号通过光模块的电信号输出端输出。
优选的，所述高频信号补偿单元204采用预加重技术或者去加重技术对输入的所述差分电信号进行高频补偿处理。
预加重(Pre-emphasis)技术的核心思想是增强信号的高频成分，以补偿高频分量在传输过程中的过大衰减。众所周知，信号频率的高低主要是由信号电平变化的速度决定的，因此信号的高频分量主要出现在信号的上升沿和下降沿处，而预加重技术就是增强信号上升沿和下降沿处的幅度。
去加重(De-emphasis)技术与预加重技术类似，二者区别在于：预加重是增强信号上升沿和下降沿处的幅度，其它位置的信号幅度不变；而去加重则是保持信号上升沿和下降沿处的幅度不变，对其他位置信号幅度进行减弱。
本申请实施例提供的一种优选实施方式中，光模块配置有存储器，如附图2所示的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)208，所述电可擦除可编程只读存储器208与所述微控制器207相连，由所述微控制器207将数据或者指令信息存入所述电可擦除可编程只读存储器208，或者从所述电可擦除可编程只读存储器208读取存储的数据或者指令信息。
优选的，光模块配置有开关电源芯片(DC-DC)209，所述开关电源芯片209与所述微控制器207相连，根据所述微控制器207下发的开关指令进行开关操作。
本申请提供的一种光模块信号处理方法实施例如下：
在上述的实施例中，提供了一种光模块，与之相关，本申请还提供了一种光模块信号处理方法，下面结合附图进行说明，并且对方法的各个步骤进行说明。
参照附图2，其示出了本申请提供的一种光模块实施例的示意图，
参照附图3，其示出了本申请提供的一种光模块信号处理方法实施例的处理流程图。
本申请提供的所述光模块信号处理方法实施例描述得比较简单，相关的部分请参见上述提供的所述光模块实施例的对应说明即可。下述描述的实施例仅仅是示意性的。
本申请提供一种光模块信号处理方法，包括：
步骤S301，接收通过电信号输入端输入的电信号；
步骤S302，根据微控制器发送的信号处理配置，对所述电信号进行整形处理；
优选的，根据微控制器207下发的信号处理配置，对电信号输入端输入的电信号进行整形处理，采用连续时间线性均衡器201实现。所述连续时间线性均衡器201是一种应用在接收端芯片上的一种技术，其作用可以在传输损耗较大的链路，有效的改善接收端眼图的性能。本申请实施例中，针对通过光模块的电信号输入端输入的电信号，通过连续时间线性均衡器201对该电信号进行整形处理，目的在于改善数据中心的信号传输性能，使整形后的电信号在能够在数据中心的传输性更加稳定同时也更加有效。
步骤S303，将整形后的电信号输入激光驱动电路；
步骤S304，所述激光驱动电路根据输入的整形后的电信号驱动激光发射光源发射光信号。
需要说明的是，上述步骤S301至S304所述的光模块信号处理方法，是指在光模块中将输入的电信号转换为光信号输出的过程，具体的，在光模块将输入的电信号转换为光信号输出的过程中，所述连续时间线性均衡器201在所述微控制器207的控制下，根据所述微控制器207下发的信号处理配置，对光模块的电信号输入端接收到的电信号进行整形处理，并将整形处理后的电信号输入与其相连的所述激光驱动电路202，所述激光驱动电路202根据输入的电信号驱动所述激光发射光源203发射光信号。
除上述提供的在光模块中将输入的电信号转换为光信号输出的过程，在光模块中，还包括将检测到的光信号转换为电信号输出的过程。本申请实施例提供的一种优选实施方式中，将检测到的光信号转换为电信号输出的过程，采用如下方式实现：基于光电二极管206将检测到的光信号转换为响应电信号；基于跨阻放大电路205对所述光电二极管206输入的所述响应电信号进行信号放大处理；根据所述微控制器207下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理；输出所述高频补偿处理后获得的电信号。
优选的，上述对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理步骤，采用预加重技术或者去加重技术对所述差分电信号进行高频补偿处理。
预加重(Pre-emphasis)技术的核心思想是增强信号的高频成分，以补偿高频分量在传输过程中的过大衰减。众所周知，信号频率的高低主要是由信号电平变化的速度决定的，因此信号的高频分量主要出现在信号的上升沿和下降沿处，而预加重技术就是增强信号上升沿和下降沿处的幅度。
去加重(De-emphasis)技术与预加重技术类似，二者区别在于：预加重是增强信号上升沿和下降沿处的幅度，其它位置的信号幅度不变；而去加重则是保持信号上升沿和下降沿处的幅度不变，对其他位置信号幅度进行减弱。
本申请提供的第二种光模块信号处理方法实施例如下：
在上述的实施例中，提供了一种光模块，与之相关，本申请还提供了第二种光模块信号处理方法，下面结合附图进行说明，并且对方法的各个步骤进行说明。
参照附图2，其示出了本申请提供的一种光模块实施例的示意图，
参照附图4，其示出了本申请提供的第二种光模块信号处理方法实施例的处理流程图。
本申请提供的所述光模块信号处理方法实施例描述得比较简单，相关的部分请参见上述提供的所述光模块实施例的对应说明即可。下述描述的实施例仅仅是示意性的。
本申请提供的第二种光模块信号处理方法，包括：
步骤S401，基于光电二极管将检测到的光信号转换为响应电信号；
步骤S402，基于跨阻放大电路对所述光电二极管输入的所述响应电信号进行信号放大处理；
优选的，根据微控制器207下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理，采用预加重技术或者去加重技术对所述差分电信号进行高频补偿处理。
预加重(Pre-emphasis)技术的核心思想是增强信号的高频成分，以补偿高频分量在传输过程中的过大衰减。众所周知，信号频率的高低主要是由信号电平变化的速度决定的，因此信号的高频分量主要出现在信号的上升沿和下降沿处，而预加重技术就是增强信号上升沿和下降沿处的幅度。
去加重(De-emphasis)技术与预加重技术类似，二者区别在于：预加重是增强信号上升沿和下降沿处的幅度，其它位置的信号幅度不变；而去加重则是保持信号上升沿和下降沿处的幅度不变，对其他位置信号幅度进行减弱。
步骤S403，根据微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理；
步骤S404，输出所述高频补偿处理后获得的电信号。
需要说明的是，上述步骤S401至S404所述的光模块信号处理方法，是指将检测到的光信号转换为电信号输出的过程，且上述步骤S403根据所述微控制器207下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理，基于高频信号补偿单元204实现。具体的，在光模块将检测到的光信号转换为电信号输出的过程中，所述光电二极管206与所述跨阻放大电路205相连，所述光电二极管206在检测到光信号后输出相应的响应电信号至所述跨阻放大电路205，所述跨阻放大电路205将针对所述响应电信号进行信号放大处理后的差分电信号输出至与其相连的所述高频信号补偿单元204，所述高频信号补偿单元204在所述微控制器207的控制下，对输入的差分电信号进行高频补偿，并将高频补偿后的电信号通过光模块的电信号输出端输出。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：
激光驱动电路、激光发射光源、跨阻放大电路、光电二极管、微控制器、连续时间线性均衡器以及高频信号补偿单元；
其中，所述微控制器与所述激光驱动电路、所述跨阻放大电路、所述连续时间线性均衡器以及所述高频信号补偿单元通过内部总线相连；
所述连续时间线性均衡器对所述光模块的电信号输入端接收到的电信号进行整形处理，并将整形处理后的电信号输入与其相连的所述激光驱动电路，所述激光驱动电路根据输入的电信号驱动所述激光发射光源发射光信号；
所述光电二极管与所述跨阻放大电路相连，所述光电二极管检测到光信号后输出相应的响应电信号至所述跨阻放大电路，所述跨阻放大电路将针对所述响应电信号进行信号放大处理后的差分电信号输出至与其相连的所述高频信号补偿单元，所述高频信号补偿单元对输入的差分电信号进行高频补偿，并将高频补偿后的电信号通过所述光模块的电信号输出端输出。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述高频信号补偿单元采用预加重技术或者去加重技术对所述差分电信号进行高频补偿处理。
3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括存储器，所述存储器与所述微控制器相连；
其中，所述存储器包括：电可擦除可编程只读存储器。
4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括开关电源芯片，所述开关电源芯片与所述微控制器相连，根据所述微控制器下发的开关指令进行开关操作。
5.一种光模块信号处理方法，其特征在于，包括：
接收通过电信号输入端输入的电信号；
根据微控制器下发的信号处理配置，对所述电信号进行整形处理；
将整形处理后的电信号输入激光驱动电路；
根据整形处理后的电信号，基于所述激光驱动电路驱动激光发射光源发射光信号。
6.根据权利要求5所述的光模块信号处理方法，其特征在于，所述根据微控制器下发的信号处理配置，对所述电信号进行整形处理步骤，采用连续时间线性均衡器实现。
7.根据权利要求6所述的光模块信号处理方法，其特征在于，包括：
基于光电二极管将检测到的光信号转换为响应电信号；
基于跨阻放大电路对所述光电二极管输入的所述响应电信号进行信号放大处理；
根据所述微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理；
输出所述高频补偿处理后获得的电信号。
8.根据权利要求7所述的光模块信号处理方法，其特征在于，所述根据所述微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理步骤，采用预加重技术或者去加重技术对所述差分电信号进行高频补偿处理。
9.一种光模块信号处理方法，其特征在于，包括：
基于光电二极管将检测到的光信号转换为响应电信号；
基于跨阻放大电路对所述光电二极管输入的所述响应电信号进行信号放大处理；
根据微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理；
输出所述高频补偿处理后获得的电信号。
10.根据权利要求9所述的光模块信号处理方法，其特征在于，所述根据微控制器下发的配置信息，对信号放大处理后获得的差分电信号进行高频补偿处理步骤，采用预加重技术或者去加重技术对所述差分电信号进行高频补偿处理。
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