CN115598773A - 光源模块、光电合封模块、光交换设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种光源模块，包括激光源、光电连接器插头、面板光连接器；激光源与光电连接器插头光学连接，光电连接器插头与面板光连接器光学连接；激光源用于根据配置参数生成光源信号；光电连接器插头用于接收配置参数，向光电合封模块传输光源信号，接收来自光电合封模块的第一光信号，并将第一光信号传递至面板光连接器，第一光信号为光电合封模块基于光源信号生成的；面板光连接器用于向光纤传输第一光信号，接收来自光纤的第二光信号，并将第二光信号传递至光电连接器插头；光电连接器插头还用于向光电合封模块传输第二光信号。本公开还提供一种光电合封模块，一种光交换设备及其控制方法。

Description

光源模块、光电合封模块、光交换设备及控制方法

技术领域

本公开涉及通信技术领域，特别涉及一种光源模块、一种光电合封模块，一种光交换设备及其控制方法。

背景技术

当前数据中心基于可插拔光模块的1RU(Rack Unit)交换机架构如图1所示，主要通过可插拔光模块的容量倍增的迭代提高面板比特率密度，降低单位比特率成本。交换芯片SWITCH到可插拔光模块通常为印制电路板(PCB，Printed Circuit Board)上走线的高速连接方式。

随着数据中心网络的发展，1.6T可插拔光模块的功耗评估大于等于25W，超过了传统可插拔光模块的散热容限，如图1的基于可插拔光模块的交换机架构无法再满足数据中心的发展。应用光电合封(CPO，Co-Packaged Optics)技术的交换机未来可能会成为主流。如图2所示，应用CPO技术交换机中，交换机芯片周围紧密围绕16个光电合封模块(CPOs)，相当于将原面板可插拔光模块的光电调制功能在内部的CPOs中实现，交换机面板仅保留提供光源的面板可插拔光源，其中，面板可插拔光源的出光需要输入到交换机内部的CPOs调制后才能再输出。

但是，应用CPO技术给交换机架构的改变造成了巨大的可维护性代价，比起可插拔光模块的方案易用性差距较大。

发明内容

本公开实施例提供一种光源模块、一种光电合封模块，一种光交换设备及其控制方法。

第一方面，本公开实施例提供一种光源模块，包括激光源、光电连接器插头、面板光连接器；所述激光源与所述光电连接器插头光学连接，所述光电连接器插头与所述面板光连接器光学连接；

所述激光源用于根据配置参数生成光源信号；

所述光电连接器插头用于接收所述配置参数，向光电合封模块传输所述光源信号，接收来自所述光电合封模块的第一光信号，并将所述第一光信号传递至所述面板光连接器，所述第一光信号为所述光电合封模块基于所述光源信号生成的；

所述面板光连接器用于向光纤传输所述第一光信号，接收来自所述光纤的第二光信号，并将所述第二光信号传递至所述光电连接器插头；

所述光电连接器插头还用于向所述光电合封模块传输所述第二光信号。

在一些实施例中，所述激光源包括由至少一个激光器组成的激光器阵列。

在一些实施例中，所述光源模块还包括由至少一个分光器组成的分光器阵列，所述至少一个激光器与所述至少一个分光器一一对应。

在一些实施例中，所述光电连接器插头包括光连接器插头和电连接器插头；所述光连接器插头与所述面板光连接器在所述光源模块内部光学连接；所述光连接器插头与所述激光源在所述光源模块内部光学连接；所述光连接器插头用于对外与所述光电合封模块光学连接；

所述电连接器插头用于对外与线卡电连接。

在一些实施例中，所述光源模块还包括壳体，所述光电连接器插头和所述面板光连接器分别设置在所述壳体沿第一方向的两端；所述电连接器插头在所述第一方向上凸出所述壳体的长度大于所述光连接器插头在所述第一方向上凸出所述壳体的长度。

在一些实施例中，所述电连接器插头的数量为2；两个所述电连接器插头分别沿第二方向设置在所述光连接器插头的两侧；所述光电连接器插头在所述第二方向上的宽度小于所述壳体在所述第二方向上的宽度，所述第一方向与所述第二方向相交。

在一些实施例中，所述光电连接器插头还用于将所述光源模块插接在所述线卡上，所述光电连接器插头还包括设置在所述光连接器插头上的定位导引孔，所述定位导引孔用于在将所述光源模块插接在所述线卡上时进行定位。

在一些实施例中，所述光连接器插头包括光接收信号接口、光发送信号接口、光源信号接口；

所述光接收信号接口用于将所述第二光信号传输到所述光电合封模块；

所述光发送信号接口用于将来自所述光电合封模块的第一光信号传递到所述面板光连接器；

所述光源信号接口用于将所述光源信号传输到所述光电合封模块。

在一些实施例中，所述电连接器插头包括电源管脚、接地管脚、集成电路总线通讯接口管脚、光源模块在位信号管脚、光源模块告警信号管脚中的至少一者。

在一些实施例中，所述光源模块还包括合波器和分波器，所述合波器串接在所述光电连接器插头和所述面板光连接器之间；所述分波器串接在所述光电连接器插头和所述面板光连接器之间；

所述合波器用于对所述第一光信号进行合波处理；

所述分波器用于对所述第二光信号进行分波处理。

在一些实施例中，所述光源模块还包括第一微控制器和第一寄存器；

所述第一寄存器用于存储所述配置参数；

所述第一微控制器用于根据所述配置参数控制所述激光源生成所述光源信号和/或生成告警信息。

第二方面，本公开实施例提供一种光电合封模块，包括：至少一个功能分区，所述功能分区包括信号处理单元、光电混合封装收发单元；

所述光电混合封装收发单元用于接收来自光源模块的光源信号，接收来自所述信号处理单元的第一数字信号，并将所述第一数字信号调制到所述光源信号上生成第一光信号，向所述光源模块传输所述第一光信号；

所述光电混合封装收发单元还用于接收来自所述光源模块的第二光信号，根据所述第二光信号生成第二数字信号；

所述信号处理单元用于生成所述第一数字信号，对所述第二数字信号进行处理。

在一些实施例中，所述信号处理单元包括数字信号处理单元DSP或时钟数据恢复单元CDR。

在一些实施例中，所述光电混合封装收发单元包括光收发芯片和电收发芯片，所述光收发芯片中包括由至少一个分光器组成的分光器阵列。

在一些实施例中，所述功能分区的数量为2，每一个所述功能分区还包括一条光纤带，每一条所述光纤带用于光学连接一个光源模块；所述光纤带包括光接收信号光纤、光发送信号光纤、光源信号光纤；所述光接收信号光纤用于与光源模块的光电连接器插头中的光接收信号接口光学连接；所述光发送信号光纤用于与光源模块的光电连接器插头中的光发送信号接口光学连接；所述光源信号光纤用于与光源模块的光电连接器插头中的光源信号接口光学连接。

在一些实施例中，所述光电合封模块包括多个所述功能分区，多个所述功能分区中的任意一者可以单独关闭或设置为低功耗模式。

第三方面，本公开实施例提供一种光交换设备，包括线卡、多个光源模块、多个光电合封模块；所述光源模块为本公开实施例第一方面所述的任意一种光源模块；所述光电合封模块为本公开实施例第二方面所述的任意一种光电合封模块；

所述线卡包括多个光电连接器插座，所述多个光电合封模块与所述多个光电连接器插座一一对应；

所述光电连接器插座包括至少一个光电连接器子插座，每一个所述光电连接器子插座对应所述光电合封模块的一个功能分区；每一个所述光电连接器子插座插接一个所述光源模块；所述光源模块通过对应的所述光电连接器子插座与所述线卡电连接、与所述光电合封模块光学连接。

在一些实施例中，所述光源模块的光电连接器插头包括光连接器插头和电连接器插头，所述光电连接器子插座包括与所述光连接器插头对应的光连接器子插座和与所述电连接器插头对应的电连接器子插座；所述光连接器子插座与所述光连接器插头光学连接、与所述光电合封装模块的功能分区光学连接，以使所述光源模块通过所述光电连接器子插座与所述光电合封模块光学连接；所述电连接器子插座与所述电连接器插头电连接，以使所述光源模块通过所述光电连接器子插座与所述线卡电连接；

所述光源模块还包括设置在所述光连接器插头上的定位导引孔；所述光电连接器子插座还包括设置在所述光连接器子插座上的定位导引针，所述定位导引针与所述定位导引孔配合对所述光源模块进行定位。

第四方面，本公开实施例提供一种光交换设备的控制方法，所述光交换设备包括线卡、光源模块、光电合封模块，所述控制方法包括：

当线卡中的光电连接器子插座未插接光源模块时，光电连接器子插座的光源模块在位信号接口的电平为第一电平，线卡将光电连接器子插座对应的光电合封模块中的功能分区设置为低功耗状态；

当线卡中的光电连接器子插座插接光源模块时，光电连接器子插座的光源模块在位信号接口的电平为第二电平，线卡通过集成电路总线通讯接口获取光源模块的参数信息；

当光源模块的参数信息与光电合封模块的参数信息匹配时，线卡通过光源模块的电源管脚为光源模块上电；

线卡根据光源模块的参数信息，调整光电合封模块的功能分区中调制器的调制参数；

线卡将光电合封模块的参数信息写入光源模块的寄存器；

光源模块根据寄存器中光电合封模块的参数信息进行光功率微调，生成光源信号。

在一些实施例中，所述控制方法还包括：

当光源模块的参数信息与光电合封模块的参数信息匹配时，生成第一告警信息；

响应于光口应用配置命令，根据所述光口应用配置命令调节光口应用代码；

响应于光源模块或光电合封模块的告警，生成第二告警信息。

在本公开实施例提供了一种光源模块、一种与光膜模块配合使用的光电合封模块、一种使用了本公开实施例提供的光源模块和光电合封模块的光交换设备，还提供了使得光交换设备能够运行的光交换设备的控制方法。其中，光源模块中集成了激光源和光电连接器插头、面板光连接器，使得光源模块生成的光源信号能够在光交换设备内部直接传输到光电合封模块，并使得光源模块能够在光纤与光电合封模块之间传输光信号，光源模块的操作与应用于传统的可插拔光模块相同，从而提高了光交换设备的可维护性；集成方式的光模块还能够使光交换设备的布线方式更加简单，节约光交换设备的面板空间，同时因无需考虑做保护倒换而降低维护成本。

附图说明

图1是一些相关技术中光交换设备的架构示意图；

图2是一些相关技术中光交换设备的架构示意图；

图3是一些相关技术中光交换设备的架构示意图；

图4是一些相关技术中光交换设备的架构示意图；

图5是本公开实施例中一种光源模块的示意图；

图6是本公开实施例中一种光源模块的示意图；

图7是本公开实施例中一种光源模块的示意图；

图8是本公开实施例中一种光电合封模块的示意图；

图9是本公开实施例中一种光电合封模块的示意图；

图10是本公开实施例中一种交换设备的示意图；

图11是本公开实施例中一种交换设备的示意图；

图12是本公开实施例中一种光交换设备的控制方法的流程图；

图13是本公开实施例中一种光交换设备的光电系统的示意图；

图14是本公开实施例中一种光源模块的示意图；

图15是本公开实施例中一种光交换设备的示意图；

图16是本公开实施例中一种光源模块的示意图；

图17是本公开实施例中一种光源模块的示意图；

图18是本公开实施例中一种光交换设备的光电系统的示意图；

图19是本公开实施例中一种光交换设备的示意图；

图20是本公开实施例中一种光源模块的示意图；

图21是本公开实施例中一种光源模块的示意图；

图22是本公开实施例中一种光交换设备的光电系统的示意图；

图23是本公开实施例中一种光交换设备的示意图；

图24是本公开实施例中一种光交换设备的光电系统的示意图

图25是本公开实施例中一种光交换设备的示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开提供的光源模块、光电合封模块、光交换设备、光交换设备的控制方法进行详细描述。

在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。

在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

本文所述实施例可借助本公开的理想示意图而参考平面图和/或截面图进行描述。因此，可根据制造技术和/或容限来修改示例图示。因此，实施例不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不旨在是限制性的。

除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。

在一些相关技术中，如图3所示，可插拔光源外侧接口输出的光信号需要通过面板“转接用连接器”进到交换机内侧的光电合封部分进行调制。缺点如下：

1)为了避免挤压面板空间，只能最多放置8个可插拔光源。其他面板I/O口(TX/RX)连接器采用高密度扇出，需要用定置的分支线缆(break out)才能和可插拔光源互联互通，可插拔光源的功耗还受到了限制，兼容性较差；

2)一个光源损坏或替换会导致交换机1/8的整体业务中断，远高于可插拔光模块方案的1/32；需要做光源的保护倒换以提升产品竞争力，但是会使光纤接口更加复杂；

3)1个可插拔光源输出的连续光需要给4个CPOs光电合封光模块使用，盘纤方案非常复杂；

4)可插拔光源均有热功耗，而面板I/O口(TX/RX)的高密度光连接器没有热功耗，所以前后风道下的散热不均。

在一些相关技术中，如图4，面板可插拔光源的光出口依然在面板侧接口，但是通过“光纤转接孔”进到交换机内侧的光电合封部分进行调制。这种方案相比通过面板“转接用连接器”进到交换机内侧的光电合封部分的方案有以下优点；

1)不使用转接用连接器，直接采用面板“光纤转接孔”进入的方式，节省了面板空间，使面板可插拔光源可以增加到16个；

2)散热较为均匀。

但是依然有如下缺点：

1)依然采用高密度光连接器作为TX/RX业务信号的接口；

2)光纤转接孔在风道末端，光纤会时刻遭遇震动等不稳定因素的影响；

3)一个光源损坏或替换依然会导致交换机1/16的整体业务中断，略高于可插拔光模块方案的1/32；

本公开的发明人经过研究发现：

1)可插拔光模块的个数M1越少，当可插拔光模块发生故障或者需要整体替换时，影响的业务容量比率越大。因此，在光模块的个数M1较少时，需要设计保护倒换。

2)高密度光连接器的个数M2越少，支持的并行单模(PSM，Paralell Single Mode)光纤通道就越少，对单个高密度光连接器的端口数的要求就越高。现在产业能达到的能力为32芯(16收，16发)或64芯，但是不可能无限增加。

3)转接用连接器的个数M3和M2相同，转接用连接器的宽度和可插拔光源基本相同。

可见，M1、M2、M3任意一者太少都对交换机的可维护性产生不利影响，但是，在交换机中M1+M2+M3的总数会受到面板宽度的限制。

有鉴于此，第一方面，参照图5、图6、图7，本公开实施例提供一种光源模块，包括激光源503、光电连接器插头507、面板光连接器510；所述激光源503与所述光电连接器插头507光学连接，所述光电连接器插头507与所述面板光连接器510光学连接；

激光源503用于根据配置参数生成光源信号；

光电连接器插头507用于接收配置参数，向光电合封模块传输光源信号，接收来自光电合封模块的第一光信号，并将第一光信号传递至面板光连接器510，第一光信号为光电合封模块基于光源信号生成的；

面板光连接器510用于向光纤传输第一光信号，接收来自光纤的第二光信号，并将第二光信号传递至光电连接器插头507；

光电连接器插头507还用于向光电合封模块传输第二光信号。

在本公开实施例中，光源模块中集成了激光源503和光电连接器插头507、面板光连接器510，光源模块应用于基于CPO技术的光交换设备(CPO光交换设备)时，面板光连机器510设置在CPO光交换设备的面板上，光电连接器插头507朝向CPO光交换设备的内部，激光源503产生的光源信号无需经过CPO光交换设备的面板，直接传输到光电合封模块。集成在光源模块中的光电连接器插头507、面板光连接器510还使得光源模块能够在光纤与光电合封模块之间传输光信号，其中，面板光连接器510与外部光纤的互连方式与传统的可插拔光模块与光纤的互连方式相同。

在一些实施例中，本公开实施例提供的光源模块应用于CPO光交换设备时可插拔。相应地，本公开实施例提供的光源模块可以被称为虚拟可插拔光模块(VPOM，VirtualPluggable Optical Module)，即本公开实施例中的光源模块在操作与应用过程中与可插拔光模块相同，能够极大提高CPO光交换设备的可维护性。

在本公开实施例中，光源模块中集成了激光源和光电连接器插头、面板光连接器，使得光源模块生成的光源信号能够在光交换设备内部直接传输到光电合封模块，并使得光源模块能够在光纤与光电合封模块之间传输光信号，光源模块的操作与应用于传统的可插拔光模块相同，从而提高了光交换设备的可维护性；集成方式的光模块还能够使光交换设备的布线方式更加简单，节约光交换设备的面板空间，同时因无需考虑做保护倒换而降低维护成本。

在一些实施例中，参照图5、图6，激光源503包括由至少一个激光器组成的激光器阵列。

在本公开实施例中，光源模块支持传输多通道光信号。例如，光模块支持T通道光信号，激光器阵列中包括P个激光器，P可以与T相等，则T个激光器组成的激光器阵列能够生成T通道光源信号；或者P小于T，P个激光器组成的激光器阵列产生的激光经过分光器阵列进行分光，生成T通道光源信号；或者P小于T，P个激光器组成的激光器阵列生成P通道光源信号，在光电合封模块中，经过分光器阵列进行分光，生成T通道光载波信号。本公开实施例对此不做特殊限定。

如上所述，在本公开实施例中，分光器阵列可以设置在光源模块中，也可以设置在光电合封模块中。本公开实施例对此不做特殊限定。

相应地，在一些实施例中，参照图5、图6，光源模块还包括由至少一个分光器组成的分光器阵列504，激光器阵列中的激光器与分光器阵列504中的分光器一一对应。

采用分光器，使得光源模块能够兼容大功率或超大功率的激光器，从而通过减少激光器的数量降低成本；同时，在光源模块中采用不同规格的激光器时，无需对光电合封模块中的光收发芯片进行重新开发，从而能够进一步降低研发与维护成本。

在一些实施例中，参照图5、图6，光电连接器插头507包括光连接器插头501和电连接器插头502；光连接器插头501与面板光连接器510在光源模块内部光学连接；光连接器插头501与激光源503在光源模块内部光学连接；光连接器插头501用于对外与光电合封模块光学连接；电连接器插头502用于对外与线卡电连接。

在一些实施例中，参照图5、图6，光源模块还包括壳体，光电连接器插头507和面板光连接器510分别设置在壳体沿第一方向的两端；电连接器插头502在第一方向上凸出壳体的长度大于光连接器插头501在第一方向上凸出所述壳体的长度。

在本公开实施例中，电连接器插头502在第一方向上凸出壳体的长度大于光连接器插头501在第一方向上凸出壳体的长度，当把光源模块插接到线卡上的光电连接器插座时，能够使电连接插头502先于光连接器插头501与线卡连接，以便光源模块插接时，光源模块上电并经过一段时间稳定后，才将光连接器插头501通过线卡上的光电连接器插座与光电合封模块光学连接，能够避免上电初期引入不稳定的光源信号，避免光电合封模块发生误告警。

在一些实施例中，电连接器插头502为金手指。

在一些实施例中，参照图5、图6，电连接器插头502的数量为2；两个电连接器插头502分别沿第二方向设置在光连接器插头501的两侧；光电连接器插头507在第二方向上的宽度小于壳体在第二方向上的宽度，第一方向与第二方向相交。

在一些实施例中，参照图5、图6，光电连接器插头507还用于将光源模块插接在线卡上，光电连接器插头507还包括设置在光连接器插头501上的定位导引孔5014，定位导引孔5014用于在将光源模块插接在线卡上时进行定位。

在本公开实施例中，光电连接器插头507插接线卡上的光电连接器插座时，光电连接器插头507中的电连接器插头502先插入进行初步定位，然后通过光连接器插头501的定位导引孔进行精确的定位。

在一些实施例中，光连接器插头501包括光接收信号接口5011、光发送信号接口5012、光源信号接口5013。

光接收信号接口5011用于传输光接收信号，光接收信号即面板光连接器510从光纤中接收并传输到光电合封模块中的光信号；光发送信号接口5012用于传输光发送信号，光发送信号即光电合封模块基于光源信号进行调制产生并需要经光纤传输的光信号；光源信号接口5013用于向光电合封模块传输光源信号。

在一些实施例中，参照图5、图6，电连接器插头502包括至少一个管脚，具体包括电源管脚5021、接地管脚5022、集成电路总线通讯接口管脚5023、光源模块在位信号管脚5024、光源模块告警信号管脚5025中的至少一者。

在一些实施例中，参照图6、图7，光源模块还包括合波器509和分波器508，合波器509串接在光电连接器插头507和面板光连接器510之间；分波器508串接在光电连接器插头507和面板光连接器510之间；

合波器509用于对所述第一光信号进行合波处理；

分波器508用于对第二光信号进行分波处理。

在本公开实施例中，合波器509和分波器508可以为作为整体的一个器件，也可以是独立的两个器件。本公开实施例对此不做特殊限定。

在本公开实施例中，将合波器509和分波器508设置在光源模块中，而不是设置在光电合封模块中，能够使光电合封模块中的光收发芯片相统一，使得各个光电合封模块中的光收发芯片的光通道数量和光接口定义做到一致，从而对于特定容量的CPO光交换设备只需开发一款多通道并行光收发芯片，能够极大地缩短研发周期、降低研发难度、降低光电合封模块的封装难度。

在一些实施例中，参照图5、图6、图7，光源模块还包括第一微控制器505和第一寄存器506；

第一寄存器506用于存储配置参数；

第一微控制器505用于根据配置参数控制激光源503生成光源信号和/或生成告警信息。

第二方面，参照图8，本公开实施例提供一种光电合封模块，包括：至少一个功能分区，功能分区包括信号处理单元212，光电混合封装收发单元211；

光电混合封装收发单元211用于接收来自光源模块的光源信号，接收来自信号处理单元212的第一数字信号，并将第一数字信号调制到光源信号上生成第一光信号，向光源模块传输第一光信号；

光电混合封装收发单元211还用于接收来自光源模块的第二光信号，根据第二光信号生成第二数字信号；

信号处理单元212用于生成第一数字信号，对第二数字信号进行处理。

在本公开实施例中，光电混合封装收发单元包括电收发芯片和光收发芯片，电收发芯片和光收发芯片配合完成光电转换。

在一些实施例中，信号处理单元212包括数字信号处理单元(DSP，Digital SignalProcess)。

在一些实施例中，信号处理单元212包括时钟数据恢复单元(CDR，Clock and DataRecovery)。

在本公开实施例中，分光器阵列可以设置在光源模块中，也可以设置在光电合封模块中。本公开实施例对此不做特殊限定。当分光器阵列设置在光电合封模块中时，分光器阵列设置在光收发芯片中。

相应地，在一些实施例中，光电混合封装收发单元211包括光收发芯片和电收发芯片，光收发芯片中包括由至少一个分光器组成的分光器阵列。

在一些实施例中，参照图9，光电合封模块还包括第二微控制器207和第二寄存器208。

在一些实施例中，参照图9，光电合封模块中的功能分区的数量为2，每一个功能分区还包括一条光纤带301，每一条光纤带301用于光学连接一个光源模块；光纤带301包括光接收信号光纤3011、光发送信号光纤3012、光源信号光纤3013；光接收信号光纤3011用于与光源模块的光电连接器插头中的光接收信号接口光学连接；光发送信号光纤3012用于与光源模块的光电连接器插头中的光发送信号接口光学连接；光源信号光纤3013用于与光源模块的光电连接器插头中的光源信号接口光学连接。

在一些实施例中，光交换设备的面板上可以设置上下两层光源模块，一上一下两个光源模块对应一个光电合封模块，其中，光电合封模块的两个功能分区分为上层功能分区和下层功能分区，分别对应上层光源模块和下层光源模块。光合封装模块的上层功能分区的光纤带用于光学连接上层光源模块，下层功能分区的光纤带用于光学连接下层光源模块。

需要说明的是，在光交换设备中，光电合封模块中的每一个功能分区对应一个光源模块，每一个功能分区通过对应的光纤带301与光源模块光学连接。

在本公开实施例中，将光电合封模块设置为具有两个功能分区，并且每个功能分区对应一条光线带，能够实现基于CPO技术的光交换设备中简明的布线方案。

在一些实施例中，将光电合封模块设置为具有多个功能分区，并且每个功能分区对应一条光纤带，还能够实现对光电合封模块的分区控制，即，多个功能分区中的任意一者可以单独关闭或设置为低功耗模式。例如，对于3.2T光电合封模块，可以根据业务需要开启其中的一半1.6T功能，同时关闭另一半1.6T功能，能够避免另一半1.6T功能对应的器件老化。

在本公开实施例中，光纤带与光源模块中光连接器插头相匹配。光连接器插头501包括光接收信号接口5011、光发送信号接口5012、光源信号接口5013。参照图9，光纤带包括用于与光接收信号接口5011连接的光接收信号光纤3011、用于与光发送信号接口5012连接的光发送信号光纤3012、用于与光源信号接口5013连接的光源信号光纤3013。

第三方面，参照图10、图11，本公开实施例提供一种光交换设备，包括线卡00、多个光源模块50、多个光电合封模块20；光源模块50为本公开实施例第一方面所述的任意一种光源模块；光电合封模块20为本公开实施例第二方面所述的任意一种光电合封模块；

线卡00包括多个光电连接器插座40，多个光电合封模块20与多个光电连接器插座40一一对应；光电连接器插座40包括至少一个光电连接器子插座，每一个光电连接器子插座对应光电合封模块20的一个功能分区；每一个光电连接器子插座插接一个光源模块50；光源模块50通过对应的光电连接器子插座与所述线卡00电连接、与光电合封模块20光学连接。

在一些实施例中，参照图11，光交换设备还包括交换芯片10。

在一些实施例中，所述光源模块包括定位导引孔，所述光电连接器插座40包括光连接器插座401和两个电连接器插座402；两个所述电连接器插座402设置在所述光连接器插座401的两侧；所述光电连接器插座401还包括设置在所述光连接器插座上的定位导引针4011，所述定位导引针4011用于与所述光源模块上的定位导引孔配合，在将所述光源模块50和所述光电连接器插座连接时对所述光源模块进行定位。

光源模块50的光电连接器插头507包括光连接器插头501和电连接器插头502，光电连接器子插座包括与光连接器插头501对应的光连接器子插座401和与电连接器插头502对应的电连接器子插座402；光连接器子插座401与光连接器插头501光学连接、与光电合封装模块20的功能分区光学连接，以使光源模块50通过光电连接器子插座与光电合封模块50光学连接；电连接器子插座402与电连接器插头502电连接，以使光源模块50通过光电连接器子插座与线卡00电连接；

光源模块50还包括设置在光连接器插头501上的定位导引孔；光电连接器子插座还包括设置在光连接器子插座401上的定位导引针4011，定位导引针4011与定位导引孔配合对光源模块50进行定位。

第四方面，参照图12，本公开实施例提供一种光交换设备的控制方法，所述光交换设备包括线卡、光源模块、光电合封模块，所述控制方法包括：

在步骤S1中，当线卡中的光电连接器子插座未插接光源模块时，光电连接器子插座的光源模块在位信号接口的电平为第一电平，线卡将光电连接器子插座对应的光电合封模块中的功能分区设置为低功耗状态；

在步骤S2中，当线卡中的光电连接器子插座插接光源模块时，光电连接器子插座的光源模块在位信号接口的电平为第二电平，线卡通过集成电路总线通讯接口获取光源模块的参数信息；

在步骤S3中，当光源模块的参数信息与光电合封模块的参数信息匹配时，线卡通过光源模块的电源管脚为光源模块上电；

在步骤S4中，线卡根据光源模块的参数信息，调整光电合封模块的功能分区中调制器的调制参数；

在步骤S5中，线卡将光电合封模块的参数信息写入光源模块的寄存器；

在步骤S6中，光源模块根据寄存器中光电合封模块的参数信息进行光功率微调，生成光源信号。

在一些实施例中，所述控制方法还包括：当光源模块的参数信息与光电合封模块的参数信息匹配时，生成第一告警信息；响应于光口应用配置命令，根据所述光口应用配置命令调节光口应用代码；响应于光源模块或光电合封模块的告警，生成第二告警信息。

为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本公开实施例提供的技术方案，下面通过具体的实施例，对本公开实施例提供的技术方案进行详细说明：

实施例一

本实施例实现了一种光源模块(VPOM)，光源模块结构如图13、图14所示。其中，图14中(a)为光源模块在方向C上的俯视图、(b)为光源模块在方向D上的侧视图、(c)为光源模块在方向A上的侧视图、(d)为光源模块在方向B上的侧视图。

VPOM包含有光电同口的光电连接器插头507，主要包括居中的光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502，光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502在A方向的投影均在VPOM壳体的投影范围内并不凸出VPOM壳体边界，并且电连接器插头(或金手)502指略长于光连接器插头501；VPOM还包含有连续光激光器阵列503，共包括P个激光器，其中，P为大于或等于1的正整数，连续光激光器阵列503所发出的光通过1：K分光器504分成均匀光功率的K×P通道连续光信号(CW)，其中K为大于或等以1的正整数，当K＝1时，等效为无需分光；K≥2时，可兼容超大功率激光器，通过减少激光器数量来降低成本而不用重新开发光收发芯片。分光器也可以做在光电合封模块中的光收发芯片上。K×P通道连续光信号通过光源信号接口5013输出到光电合封模块CPOs的光收发芯片中进行调制；光电合封模块CPOs的光收发芯片调制产生的第一光信号从光发送信号接口(光发送信号TX×M接口)5012引入，可选地，通过M:N合波器509，转化为N通道的“TX×N”信号从光源模块面板的面板光连接器(高密度光连接器)510的光发送信号接口(光发送信号TX×M或TX×N接口)5102输出；同样，N通道的“RX×N”信号从面板光连接器510的光接收信号接口(光发送信号RX×M或RX×N接口)5101引入，可选地，通过N:M分波器508，再连接到光接收信号接口(光接收信号RX×M接口)5011。如上如果是多路并行单模应用，则不需要合分波器，合分波器位置采用光纤直连，此时N＝M。VPOM还包括和外部通讯连接的微控制器505和与之互联的寄存器506。

光连接器插头501还包括定位导引孔5014。因为电连接器插头(或金手指)502的长度大于光连接器插头501的长度并凸出，VPOM插入笼体和插座互联过程中，电连接器插头(或金手指)502先建立连接，并且先靠线卡上的电连接器插座402、电连接器插头(或金手指)502初步定位和导引，再通过定位导引孔5014实现包含定位导引针4011的光连接器插座(双层)401中某一层和光连接器插头501的精确定位。

VPOM的电连接器插头(或金手指)502具体的管脚类型包含但不限于电源管脚5021、接地管脚(GND)5022、集成电路总线通讯接口管脚5023、光源模块在位信号管脚5024、光源模块告警信号管脚5025。

VPOM的面板光连接器510的光接口的物理类型和可插拔光模块的完全一致，操作上和光纤互联上，和可插拔光模块完全相同。

实施例二

本实施例实现了一种CPO交换机光电系统，如图13，包括：线卡00，和交换机线卡通过电气互联的SWITCH交换芯片10，与交换芯片通过高速电接口互联的N个光电合封模块(CPOs)20，N个光电合封模块(CPOs)输出N组光纤带301和焊接在线卡的光电连接器插座40互联。任意一个光电合封模块20输出的第一光纤带(或多芯光纤)和双层光连接器插座401上层插座互联，第二光纤带和双层光连接器插座401下层插座互联。系统还包括2N个光源模块(VPOM)50，可通过双层笼体插入，实现其所属光连接器插头501和电连接器插头502和对应层的光连接器插座401和电连接器插座402的互联，实现光源模块VPOM的面板满插。

每个光电合封模块20包括两组相同器件和相同业务功能的功能分区，能够实现简明的盘纤方案。其中，如图13中(a)所示，光收发芯片201、电收发芯片203和数字信号处理单元DSP(或时钟数据恢复单元CDR)205为光电合封模块20中每个光电合封模块的第一功能分区用于收发对应的光纤带(或多芯光纤)301的光业务信号，对应到光源模块50的上层VPOM面板接口；光收发芯片202、电收发芯片204和数字信号处理芯片(或时钟数据恢复单元芯片)206为光电合封模块20中每个光电合封模块的第一功能分区用于收发对应的光纤带(或多芯光纤)301的光业务信号，对应到光源模块50的下层VPOM面板接口；其中每个光电合封模块20还包括和外部通讯连接的微控制器207和下挂的寄存器208，分别用于光电合封模块的控制和控制参数(如寄存器)的存储。

每个光电合封模块20的光收发芯片的光接口包含M通道光接收信号接口、M通道光发送信号接口和P×K通道光源信号接口，因此，每个光电合封模块20的光收发芯片可以不包含合分波器(如需合分波器设计在VPOM中)，对应不同光口应用代码的芯片种类需求大大统一和简化，每个交换机容量的需求仅需要开发一款多通道并行光芯片，极大减少了研发工作量和研发周期。

如上系统中的各条光纤带完全相同，包括M通道光接收信号RX光纤3011、M通道光发送信号TX光纤3012和K×P通道连续光光源信号光纤3013三部分，光源模块50中每个激光器发出的CW光，通过K×P通道连续光光源信号光纤3013进入光收发芯片201进行调制，调制后通过M通道光发送信号TX光纤3012输出到光源模块50，同时光源模块50接收的通过M通道光接收信号RX光纤3011进入到光收发芯片201进行光电转换。

如上所述的系统中的光电连接器插座(双层)40，包含居中的光连接器插座(双层)401和两侧的电连接器插座402。光连接器插座(双层)401的上层和下层分别连接一条光纤带301。电连接器插座402具体的管脚类型包含但不限于电源管脚4021、接地管脚4022、集成电路总线通讯接口管脚4023、光源模块在位信号管脚4024、光源模块告警信号管脚4025。

应用如上结构和连接描述的1RU CPO交换机实际参考应用结构如图15所示，交换机面板可以满插VPOM，布线方案简洁有规律。VPOM虽然仅包含光源，并不是可插拔光模块，但VPOM就相当于一种“虚拟可插拔光模块”，应用该系统的交换机整体操作上和应用可插拔光模块几乎完全相同，具有巨大的可维护性。

实施例三

提供了一种光交换设备的控制机制，具体包括光交换设备中VPOM和线卡各自及相互的控制机制。包括：

交换机线卡在上电初始化时读取光电合封模块CPOs的寄存器到内存，CPOs的寄存器包含但不限于以下三个寄存器：C1寄存器，表征CPOs中是否包含数字信号处理单元DSP,其中，包含DSP为CPO Gen1，即第一代CPO，不包含则为CPO Gen2，为第二代CPO；C2寄存器，表征CPOs的类型，包括速率、通道数等信息；C3寄存器，表征CPOs的最大功耗。

光交换机线卡判断CPOs中是否包含DSP；如果包含，则在低功耗状态中，关闭CPOs的DSP和EIC电源或使其进入低功耗模式；如果不包含，则在低功耗状态中，除了关闭EIC电源或使其进入低功耗模式，还要关闭集成在SWITCH芯片中的DSP功能。在低功耗状态中，需要保留硅光调制器的偏置点控制电路以便后续快速进入调制状态。

当VPOM插入时，因为其电连接器插头比光连接器插头先接入，VPOM在位信号管脚会被拉低至低电平，线卡FPGA检测到VPOM在位信号从高电平切换为低电平后，通过电连接器插头的集成电路总线(IIC，Digital Signal Processing)管脚，查询VPOM的类型和功耗等级；然后判断VPOM的类型和功耗等级是否和内部CPOs的类型和功耗等级匹配；如果任何一个不匹配，给出告警或在网管显示；如果两者均匹配，先根据VPOM类型中对应的波长和CPOs预设定标值，调整所属波长下硅光调制器最佳配置，例如VPOM型号1插入，调制器各通道控制电流参数则按1310nm波长，如VPOM型号2插入，调制器各通道控制电流参数则按CWDM4中各自所属波长，再给VPOM发出上电命令并将CPOs相关寄存器参数写入VPOM的V2寄存器，CPOs相关寄存器参数包括但不限于CPOs插损寄存器的实际值(定标值，反映供方的实际能力和测试结果)。若VPOM在位信号从低电平切换为高电平，返回低功耗状态；若VPOM在位信号为低电平，线卡查询VPOM的寄存器表在网管显示，显示内容包括但不限于：厂商名/厂商PN/版本号/生产日期/光模块类型/接头类型；若VPOM在位信号为低电平，CPOs光电合封模块进入正常工作状态；如果网管需要配置新的光口应用代码时，给VPOM发出光口应用配置命令，如果CPOs告警或VPOM告警时，插损CPOs或VPOM告警信息，在网管显示。

VPOM上电后，用MCU查询V1寄存器的CPOs调制器的默认插损，并控制激光器输出默认光功率，然后根据VPOM中插损寄存器V2的值，对光功率进行微调和校准，然后进入VPOM正常工作状态；如果接收到光口应用配置命令，进行光功率调节适配新的光口应用的光功率需求。如果VPOM内部告警，将告警管脚切换电平，等待线卡查询详细的告警信息。

实施例四

型号1的光源模块的结构如图16所示。

VPOM包含有光电同口的光电连接器插头507，主要包括居中的光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502，光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502在A方向的投影均在VPOM壳体的投影范围内并不凸出VPOM壳体边界，并且电连接器插头(或金手)502指略长于光连接器插头501；VPOM还包含有连续光激光器阵列503，包括2个连续光激光器(CW)连续光激光器阵列503所发出的光通过1：1分光器504，等效为不需要分光。通过光源信号接口5013输出到光电合封模块CPOs的光收发芯片中进行1:4分光后进行调制；光电合封模块CPOs的光收发芯片调制产生的第一光信号(共8通道)从光发送信号接口5012引入。VPOM还包括和外部通讯连接的微控制器505和与之互联的寄存器506。

光连接器插头501还包括定位导引孔5014。因为电连接器插头(或金手指)502的长度大于光连接器插头501的长度并凸出，VPOM插入笼体和插座互联过程中，电连接器插头(或金手指)502先建立连接，并且先靠线卡上的电连接器插座402、电连接器插头(或金手指)502初步定位和导引，再通过定位导引孔5014实现包含定位导引针4011的光连接器插座(双层)401中某一层和光连接器插头501的精确定位。

VPOM的电连接器插头(或金手指)502具体的管脚类型包含但不限于电源管脚5021、接地管脚5022、集成电路总线通讯接口管脚5023、光源模块在位信号管脚5024、光源模块告警信号管脚5025。

VPOM的面板光连接器510的光接口的物理类型和可插拔光模块的完全一致，操作上和光纤互联上，和可插拔光模块完全相同。

VPOM型号1可覆盖包括但不限于的如下多种光口应用代码：

1)2×400G-DR4(500m)；

2)2×400G-PSM4(100m)；

3)800G-DR8(500m)；

4)800G-SR8(100m)；

VPOM型号1的面板光连接器510和800G-DR8等可插拔光模块的完全一致，操作上和光纤互联上，和800G PSM应用的可插拔光模块完全相同，也可通过一分二线缆与2个400G可插拔光模块互联使用。

型号2的光源模块的结构如图17所示。

VPOM包含有光电同口的光电连接器插头507，主要包括居中的光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502，光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502在A方向的投影均在VPOM壳体的投影范围内并不凸出VPOM壳体边界，并且电连接器插头(或金手)502指略长于光连接器插头501；VPOM还包含有连续光激光器阵列(CWDM4)503，包括4个连续光激光器(CW)连续光激光器阵列503所发出的光通过1：1分光器504或不分光，攻击4通道连续光源信号。通过光源信号接口5013输出到光电合封模块CPOs的光收发芯片中进行1:2分光后进行调制；光电合封模块CPOs的光收发芯片调制产生的第一光信号(共8通道)从光发送信号接口5012引入。VPOM还包括和外部通讯连接的微控制器505和与之互联的寄存器506。

光连接器插头501还包括定位导引孔5014。因为电连接器插头(或金手指)502的长度大于光连接器插头501的长度并凸出，VPOM插入笼体和插座互联过程中，电连接器插头(或金手指)502先建立连接，并且先靠线卡上的电连接器插座402、电连接器插头(或金手指)502初步定位和导引，再通过定位导引孔5014实现包含定位导引针4011的光连接器插座(双层)401中某一层和光连接器插头501的精确定位。

VPOM的电连接器插头(或金手指)502具体的管脚类型包含但不限于电源管脚5021、接地管脚5022、集成电路总线通讯接口管脚5023、光源模块在位信号管脚5024、光源模块告警信号管脚5025。

VPOM的面板光连接器510的光接口的物理类型和可插拔光模块的完全一致，操作上和光纤互联上，和可插拔光模块完全相同。

VPOM型号2可覆盖包括但不限于的如下多种光口应用代码：

1)2×400G-FR4(2km)；

2)2×400G-LR4-10(10km)；

3)800G-DR8(500m)；

4)800G-SR8(100m)；

VPOM型号2的面板光连接器510和800G-DR8等可插拔光模块的完全一致，操作上和光纤互联上，和800G PSM应用的可插拔光模块完全相同，也可通过一分二线缆与2个400G可插拔光模块互联使用。

实施例五

本实施例实现了一种25.6T的CPO交换机光电系统，如图18，包括：25.6T线卡00，和交换机线卡通过电气互联的25.6T交换芯片10，与交换芯片通过高速电接口互联的16个1.6T容量的光电合封模块(CPOs)20，16个光电合封模块(CPOs)输出32组光纤带301和焊接在线卡的光电连接器插座40互联。任意一个光电合封模块20输出的第一光纤带(或多芯光纤)和双层光连接器插座401上层插座互联，第二光纤带和双层光连接器插座401下层插座互联。系统还包括2N个光源模块(VPOM)50，可通过双层笼体插入，实现其所属光连接器插头501和电连接器插头502和对应层的光连接器插座401和电连接器插座402的互联，实现光源模块VPOM的面板满插。

每个1.6T光电合封模块20包括两组相同器件和相同业务功能的功能分区，能够实现简明的盘纤方案。其中，8×100G光收发芯片201、电收发芯片203和数字信号处理芯片(或时钟数据恢复单元芯片)205为光电合封模块20中每个1.6T光电合封模块的第一功能分区用于收发对应的光纤带(或多芯光纤)301的800G光业务信号，对应到光源模块50的上层800GVPOM面板接口；8×100G容量的光收发芯片202、电收发芯片204和数字信号处理芯片(或时钟数据恢复单元芯片)206为光电合封模块20中每个光电合封模块的第一功能分区用于收发对应的光纤带(或多芯光纤)301的光业务信号，对应到光源模块50的下层VPOM面板接口；其中每个光电合封模块20还包括和外部通讯连接的微控制器207和下挂的寄存器208，分别用于光电合封模块的控制和控制参数(如寄存器)的存储。

每个光电合封模块20的光收发芯片的光接口包含8通道光接收信号接口、8通道光发送信号接口和8通道光源信号接口(包括1:4分光器)，对应不同光口应用代码的芯片种类需求大大统一和简化，每个交换机容量的需求仅需要开发一款多通道并行光芯片，极大减少了研发工作量和研发周期。

如上系统中的各条光纤带完全相同，包括8通道光接收信号光纤3011、8通道光发送信号光纤3012和2通道连续光光源信号光纤3013三部分，光源模块50中每个激光器发出的CW光，通过2通道连续光光源信号光纤3013进入光收发芯片201先进行1:4分光再进行调制，调制后通过“8通道光发送信号TX”3012输出到50，同时50接收的通过“8通道光接收信号RX”3011进入到“光收发芯片”201进行光电转换。

如上所述的系统中的光电连接器插座(双层)40，包含居中的光连接器插座(双层)401和两侧的电连接器插座402。光连接器插座(双层)401的上层和下层分别连接一条光纤带301。电连接器插座402具体的管脚类型包含但不限于电源管脚4021、接地管脚4022、集成电路总线通讯接口管脚4023、光源模块在位信号管脚4024、光源模块告警信号管脚4025。

应用如上结构和连接描述的1RU CPO交换机实际参考应用结构如图19所示，交换机面板可以满插800G VPOM，布线方案简洁有规律。VPOM虽然仅包含光源，并不是可插拔光模块，但VPOM就相当于一种800G虚拟可插拔光模块，应用该系统的交换机整体操作上和应用800G可插拔光模块几乎完全相同，具有巨大的可维护性。

实施例六

提供了一种光交换设备的控制机制，具体包括光交换设备中VPOM和线卡各自及相互的控制机制。包括：

交换机线卡在上电初始化时读取光电合封模块CPOs的寄存器到内存，CPOs的寄存器包含但不限于以下三个寄存器：C1寄存器，表征CPOs中是否包含数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)单元,其中，包含DSP为CPO Gen1，即第一代CPO，不包含则为CPO Gen2，为第二代CPO；C2寄存器，表征CPOs的类型，包括速率、通道数等信息；CPOs的最大功耗。

线卡判断CPOs中是否包含DSP；如果包含，则在低功耗状态中，关闭CPOs的DSP和EIC电源或使其进入低功耗模式；如果不包含，则在低功耗状态中，除了关闭EIC电源或使其进入低功耗模式，还要关闭集成在SWITCH芯片中的DSP功能。在低功耗状态中，需要保留硅光调制器的偏置点控制电路以便后续快速进入调制状态。

当VPOM插入时，因为其电连接器插头比光连接器插头先接入，VPOM在位信号管脚会被拉低至低电平，线卡FPGA检测到VPOM在位信号从高电平切换为低电平后，通过电连接器插头的集成电路总线(IIC，Digital Signal Processing)管脚，查询VPOM的类型和功耗等级；然后判断VPOM的类型和功耗等级是否和内部CPOs的类型和功耗等级匹配；如果任何一个不匹配，给出告警或在网管显示；如果两者均匹配，先根据VPOM类型中对应的波长和CPOs预设定标值，调整所属波长下硅光调制器最佳配置，例如VPOM型号1插入，调制器各通道控制电流参数则按1310nm波长，如VPOM型号2插入，调制器各通道控制电流参数则按CWDM4中各自所属波长，再给VPOM发出上电命令并将CPOs相关寄存器参数写入VPOM的V2寄存器，CPOs相关寄存器参数包括但不限于CPOs插损寄存器的实际值(定标值，反映供方的实际能力和测试结果)。若VPOM在位信号从低电平切换为高电平，返回低功耗状态；若VPOM在位信号为低电平，线卡查询VPOM的寄存器表在网管显示，显示内容包括但不限于：厂商名/厂商PN/版本号/生产日期/光模块类型/接头类型；若VPOM在位信号为低电平，CPOs光电合封模块进入正常工作状态；如果网管需要配置新的光口应用代码时，给VPOM发出光口应用配置命令，如果CPOs告警或VPOM告警时，插损CPOs或VPOM告警信息，在网管显示。

VPOM上电后，用MCU查询V1寄存器的CPOs调制器的默认插损13dB，并控制激光器输出400G-DR4默认光功率，然后根据VPOM中插损寄存器V2的值13.5dB，对光功率进行向上0.5dB微调和校准，然后进入VPOM正常工作状态；如果接收到800G-SR8光口应用配置命令，进行光功率调节适配新的光口应用800G-SR8的光功率需求。如果VPOM内部告警，将告警管脚切换电平，等待线卡查询详细的告警信息。

实施例七

型号1的光源模块的结构如图20所示。

VPOM包含有光电同口的光电连接器插头507，主要包括居中的光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502，光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502在A方向的投影均在VPOM壳体的投影范围内并不凸出VPOM壳体边界，并且电连接器插头(或金手)502指略长于光连接器插头501；VPOM还包含有连续光激光器阵列503，包括2个超大功率激光器，发出的2通道光通过1：8分光器504，分成16通道连续光信号(CW)。通过光源信号接口5013输出到光电合封模块CPOs的光收发芯片中进行调制；光电合封模块CPOs的光收发芯片调制产生的第一光信号(共16通道)从光发送信号接口5012引入。VPOM还包括和外部通讯连接的微控制器505和与之互联的寄存器506。

光连接器插头501还包括定位导引孔5014。因为电连接器插头(或金手指)502的长度大于光连接器插头501的长度并凸出，VPOM插入笼体和插座互联过程中，电连接器插头(或金手指)502先建立连接，并且先靠线卡上的电连接器插座402、电连接器插头(或金手指)502初步定位和导引，再通过定位导引孔5014实现包含定位导引针4011的光连接器插座(双层)401中某一层和光连接器插头501的精确定位。

VPOM的电连接器插头(或金手指)502具体的管脚类型包含但不限于电源管脚5021、接地管脚5022、集成电路总线通讯接口管脚5023、光源模块在位信号管脚5024、光源模块告警信号管脚5025。

VPOM的面板光连接器510的光接口的物理类型和可插拔光模块的完全一致，操作上和光纤互联上，和可插拔光模块完全相同。

VPOM型号1可覆盖包括但不限于的如下多种光口应用代码：

1)4×400G-DR4(500m)；

2)4×400G-PSM4(100m)；

3)2×800G-DR8(500m)；

4)2×800G-SR8(100m)；

VPOM型号1的面板光连接器510可以模拟1.6T容量的2个800G-DR8可插拔光模块或4个400G可插拔光模块，操作上和光纤互联上，可通过一分二线缆与2个800G可插拔光模块互联使用，通过一分四线缆和4个400G可插拔光模块互联使用。

型号2的光源模块的结构如图21所示。

VPOM包含有光电同口的光电连接器插头507，主要包括居中的光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502，光连接器插头501和两侧的电连接器插头(或金手指)502在A方向的投影均在VPOM壳体的投影范围内并不凸出VPOM壳体边界，并且电连接器插头(或金手)502指略长于光连接器插头501；VPOM还包含有连续光激光器阵列(CWDM4)503，包括4个连续光激光器(CW)连续光激光器阵列503，4个激光器中每个不同波长激光器所发的光通过分光器分成均匀光功率的4份，共16通道连续光源信号。通过光源信号接口5013输出到光电合封模块CPOs的光收发芯片中进行调制；光电合封模块CPOs的光收发芯片调制产生的第一光信号(共8通道)从16通道光发送信号接口5012引入。VPOM还包括和外部通讯连接的微控制器505和与之互联的寄存器506。

光连接器插头501还包括定位导引孔5014。因为电连接器插头(或金手指)502的长度大于光连接器插头501的长度并凸出，VPOM插入笼体和插座互联过程中，电连接器插头(或金手指)502先建立连接，并且先靠线卡上的电连接器插座402、电连接器插头(或金手指)502初步定位和导引，再通过定位导引孔5014实现包含定位导引针4011的光连接器插座(双层)401中某一层和光连接器插头501的精确定位。

VPOM的电连接器插头(或金手指)502具体的管脚类型包含但不限于电源管脚5021、接地管脚5022、集成电路总线通讯接口管脚5023、光源模块在位信号管脚5024、光源模块告警信号管脚5025。

VPOM的面板光连接器510的光接口的物理类型和可插拔光模块的完全一致，操作上和光纤互联上，和可插拔光模块完全相同。

VPOM型号2可覆盖包括但不限于的如下多种光口应用代码：

1)4×400G-FR4(2km)；

2)4×400G-LR4-10(10km)；

VPOM型号2的面板光连接器510和可插拔光模块的完全一致，操作上和光纤互联上，和可插拔光模块完全相同。

实施例八

本实施例实现了一种51.2T的CPO交换机光电系统，如图22，包括：51.2T线卡00，和交换机线卡通过电气互联的51.2T交换芯片10，与交换芯片通过高速电接口互联的16个3.2T容量的光电合封模块(CPOs)20，16个光电合封模块(CPOs)输出32组光纤带301和焊接在线卡的光电连接器插座40互联。任意一个光电合封模块20输出的第一光纤带(或多芯光纤)和双层光连接器插座401上层插座互联，第二光纤带和双层光连接器插座401下层插座互联。系统还包括2N个光源模块(VPOM)50，可通过双层笼体插入，实现其所属光连接器插头501和电连接器插头502和对应层的光连接器插座401和电连接器插座402的互联，实现1.6T光源模块VPOM的面板满插。

每个1.6T光电合封模块20包括两组相同器件和相同业务功能的功能分区，能够实现简明的盘纤方案和分区开关(如仅需要开启其中1.6T功能，避免另一半1.6T器件无意义的工作而老化)。其中，16×100G光收发芯片201、电收发芯片203和数字信号处理芯片(或时钟数据恢复单元芯片)205为光电合封模块20中每个3.2T光电合封模块的第一功能分区用于收发对应的光纤带(或多芯光纤)301的1.6T光业务信号，对应到光源模块50的上层1.6TVPOM面板接口；16×100G容量的光收发芯片202、电收发芯片204和数字信号处理芯片(或时钟数据恢复单元芯片)206为光电合封模块20中每个光电合封模块的第一功能分区用于收发对应的光纤带(或多芯光纤)301的光业务信号，对应到光源模块50的下层VPOM面板接口；其中每个光电合封模块20还包括和外部通讯连接的微控制器207和下挂的寄存器208，分别用于光电合封模块的控制和控制参数(如寄存器)的存储。

如上系统中的各条光纤带完全相同，包括16通道光接收信号光纤3011、8通道光发送信号光纤3012和2通道连续光光源信号光纤3013三部分，光源模块50中每个激光器发出的CW光，通过2通道连续光光源信号光纤3013进入光收发芯片201先进行1:4分光再进行调制，调制后通过“8通道光发送信号TX”3012输出到50，同时50接收的通过“8通道光接收信号RX”3011进入到“光收发芯片”201进行光电转换。

如上所述的系统中的光电连接器插座(双层)40，包含居中的光连接器插座(双层)401和两侧的电连接器插座402。光连接器插座(双层)401的上层和下层分别连接一条光纤带301。电连接器插座402具体的管脚类型包含但不限于电源管脚4021、接地管脚4022、集成电路总线通讯接口管脚4023、光源模块在位信号管脚4024、光源模块告警信号管脚4025。

应用如上结构和连接描述的1RU CPO交换机实际参考应用结构如图23所示，交换机面板可以满插1.6T VPOM，布线方案简洁有规律。VPOM虽然仅包含光源，并不是可插拔光模块，但VPOM就相当于一种800G虚拟可插拔光模块，应用该系统的交换机整体操作上和应用1.6T可插拔光模块几乎完全相同，具有巨大的可维护性。数据中心交换机的面板比特率密度可以继续升级迭代，并且所述系统具有可迭代性。

实施例九

提供了一种光交换设备的控制机制，具体包括光交换设备中1.6T VPOM和51.2T交换机线卡各自及相互的控制机制。包括：

交换机线卡在上电初始化时读取光电合封模块CPOs的寄存器到内存，CPOs的寄存器包含但不限于以下三个寄存器：C1寄存器，表征CPOs中是否包含数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)单元,其中，包含DSP为CPO Gen1，即第一代CPO，不包含则为CPO Gen2，为第二代CPO；C2寄存器，表征CPOs的类型，包括速率、通道数等信息；CPOs的最大功耗。

线卡判断CPOs中是否包含DSP；如果包含，则在低功耗状态中，关闭CPOs的DSP和EIC电源或使其进入低功耗模式；如果不包含，则在低功耗状态中，除了关闭EIC电源或使其进入低功耗模式，还要关闭集成在SWITCH芯片中的DSP功能。在低功耗状态中，需要保留硅光调制器的偏置点控制电路以便后续快速进入调制状态。

当VPOM插入时，因为其电连接器插头比光连接器插头先接入，VPOM在位信号管脚会被拉低至低电平，线卡FPGA检测到VPOM在位信号从高电平切换为低电平后，通过电连接器插头的集成电路总线(IIC，Digital Signal Processing)管脚，查询VPOM的类型和功耗等级；然后判断VPOM的类型和功耗等级是否和内部CPOs的类型和功耗等级匹配；如果任何一个不匹配，给出告警或在网管显示；如果两者均匹配，先根据VPOM类型中对应的波长和CPOs预设定标值，调整所属波长下硅光调制器最佳配置，例如VPOM型号1插入，调制器各通道控制电流参数则按1310nm波长，如VPOM型号2插入，调制器各通道控制电流参数则按CWDM4中各自所属波长，再给VPOM发出上电命令并将CPOs相关寄存器参数写入VPOM的V2寄存器，CPOs相关寄存器参数包括但不限于CPOs插损寄存器的实际值(定标值，反映供方的实际能力和测试结果)。若VPOM在位信号从低电平切换为高电平，返回低功耗状态；若VPOM在位信号为低电平，线卡查询VPOM的寄存器表在网管显示，显示内容包括但不限于：厂商名/厂商PN/版本号/生产日期/光模块类型/接头类型；若VPOM在位信号为低电平，CPOs光电合封模块进入正常工作状态；如果网管需要配置新的光口应用代码时，给VPOM发出光口应用配置命令，如果CPOs告警或VPOM告警时，插损CPOs或VPOM告警信息，在网管显示。

VPOM上电后，用MCU查询V1寄存器的CPOs调制器的默认插损13dB，并控制激光器输出400G-DR4默认光功率，然后根据VPOM中插损寄存器V2的值13.5dB，对光功率进行向上0.5dB微调和校准，然后进入VPOM正常工作状态；如果接收到800G-SR8光口应用配置命令，进行光功率调节适配新的光口应用800G-SR8的光功率需求。如果VPOM内部告警，将告警管脚切换电平，等待线卡查询详细的告警信息。

实施例十

虚拟可插拔光模块VPOM在不同容量CPO交换机光电系统的复用方法。

本实施例作为对实施例一至实施例九的补充说明，意在表明VPOM本身和速率无关，在后续系统升级的某些场景，原有的VPOM可以在新的设备中继续重复性使用。如图24，随着光电产业链的不断发展，硅光调制器的带宽不断提升，调制能力提升到200G PAM4每通道，即光接口发展到200G PAM4。此时以102.4T容量的需求的光电系统为例，可以使用实施例七至实施例九中的VPOM型号1实现200G PAM4的光口应用，如4×200G PAM4 500m传输的800G-DR4，4×200G PAM4 100m传输的800G-SR4。因为VPOM本身仅包含光源，自身不包含限定调制速率的器件，16通道PSM16(PSM，并行单模光纤)应用的VPOM型号1可以用于和16×100G的CPOs配合，也可以和16×200G的CPOs配合。同理，实施例四至实施例六中的8通道PSM8应用的VPOM型号1(实际区别于实施例七至实施例九中的型号1)也可以用于和8×200G的CPOs配合，降低51.2T容量下的设备成本。

综上，虚拟可插拔光模块VPOM可以仅用型号和用途区分类别，具有高度的可复用性，使得VPOM的种类相比传统可插拔光模块进一步减少，有利于提高系统的可维护性，降低系统管理难度。

实施例十一

在选择半满插的实施特例对散热的增强说明。

本实施例作为对实施例一至实施例九的特例说明，意在表明应用本公开实施例VPOM的系统，可以实现子架面板满插，也可以根据实际情况半满插或灵活配置。如图25所示的1RU 51.2TCPO交换机，系统半满插16个VPOM，每个VPOM的系统结构相当于将实施例四至实施例九中的上下两个VPOM合并，该变动并未影响VPOM的架构，并未影响光电合封模块的架构，仅将光电合封模块的第一光纤带和第二光纤带实际走向合并处理，所以可视为我方系统发明的一种特例。在此例中，面板释放了一半的空间可以用于作为散热用的出风口，实现数据中心CPO交换机更顺畅的前后风道散热。

本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其它实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (20)

1.一种光源模块，包括激光源、光电连接器插头、面板光连接器；所述激光源与所述光电连接器插头光学连接，所述光电连接器插头与所述面板光连接器光学连接；

所述激光源用于根据配置参数生成光源信号；

所述光电连接器插头用于接收所述配置参数，向光电合封模块传输所述光源信号，接收来自所述光电合封模块的第一光信号，并将所述第一光信号传递至所述面板光连接器，所述第一光信号为所述光电合封模块基于所述光源信号生成的；

所述面板光连接器用于向光纤传输所述第一光信号，接收来自所述光纤的第二光信号，并将所述第二光信号传递至所述光电连接器插头；

所述光电连接器插头还用于向所述光电合封模块传输所述第二光信号。

2.根据权利要求1所述的光源模块，其中，所述激光源包括由至少一个激光器组成的激光器阵列。

3.根据权利要求2所述的光源模块，其中，所述光源模块还包括由至少一个分光器组成的分光器阵列，所述至少一个激光器与所述至少一个分光器一一对应。

4.根据权利要求1所述的光源模块，其中，所述光电连接器插头包括光连接器插头和电连接器插头；所述光连接器插头与所述面板光连接器在所述光源模块内部光学连接；所述光连接器插头与所述激光源在所述光源模块内部光学连接；所述光连接器插头用于对外与所述光电合封模块光学连接；

所述电连接器插头用于对外与线卡电连接。

5.根据权利要求4所述的光源模块，其中，所述光源模块还包括壳体，所述光电连接器插头和所述面板光连接器分别设置在所述壳体沿第一方向的两端；所述电连接器插头在所述第一方向上凸出所述壳体的长度大于所述光连接器插头在所述第一方向上凸出所述壳体的长度。

6.根据权利要求5所述的光源模块，其中，所述电连接器插头的数量为2；两个所述电连接器插头分别沿第二方向设置在所述光连接器插头的两侧；所述光电连接器插头在所述第二方向上的宽度小于所述壳体在所述第二方向上的宽度，所述第一方向与所述第二方向相交。

7.根据权利要求6所述的光源模块，其中，所述光电连接器插头还用于将所述光源模块插接在所述线卡上，所述光电连接器插头还包括设置在所述光连接器插头上的定位导引孔，所述定位导引孔用于在将所述光源模块插接在所述线卡上时进行定位。

8.根据权利要求4至7中任意一项所述的光源模块，其中，所述光连接器插头包括光接收信号接口、光发送信号接口、光源信号接口；

所述光接收信号接口用于将所述第二光信号传输到所述光电合封模块；

所述光发送信号接口用于将来自所述光电合封模块的第一光信号传递到所述面板光连接器；

所述光源信号接口用于将所述光源信号传输到所述光电合封模块。

9.根据权利要求4至7中任意一项所述的光源模块，其中，所述电连接器插头包括电源管脚、接地管脚、集成电路总线通讯接口管脚、光源模块在位信号管脚、光源模块告警信号管脚中的至少一者。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的光源模块，其中，所述光源模块还包括合波器和分波器，所述合波器串接在所述光电连接器插头和所述面板光连接器之间；所述分波器串接在所述光电连接器插头和所述面板光连接器之间；

所述合波器用于对所述第一光信号进行合波处理；

所述分波器用于对所述第二光信号进行分波处理。

11.根据权利要求1至7中任意一项所述的光源模块，其中，所述光源模块还包括第一微控制器和第一寄存器；

所述第一寄存器用于存储所述配置参数；

所述第一微控制器用于根据所述配置参数控制所述激光源生成所述光源信号和/或生成告警信息。

12.一种光电合封模块，包括：至少一个功能分区，所述功能分区包括信号处理单元、光电混合封装收发单元；

所述光电混合封装收发单元用于接收来自光源模块的光源信号，接收来自所述信号处理单元的第一数字信号，并将所述第一数字信号调制到所述光源信号上生成第一光信号，向所述光源模块传输所述第一光信号；

所述光电混合封装收发单元还用于接收来自所述光源模块的第二光信号，根据所述第二光信号生成第二数字信号；

所述信号处理单元用于生成所述第一数字信号，对所述第二数字信号进行处理。

13.根据权利要求12所述的光电合封模块，其中，所述信号处理单元包括数字信号处理单元DSP或时钟数据恢复单元CDR。

14.根据权利要求12所述的光电合封模块，其中，所述光电混合封装收发单元包括光收发芯片和电收发芯片，所述光收发芯片中包括由至少一个分光器组成的分光器阵列。

15.根据权利要求12至14中任意一项所述的光电合封模块，其中，所述功能分区的数量为2，每一个所述功能分区还包括一条光纤带，每一条所述光纤带用于光学连接一个光源模块；所述光纤带包括光接收信号光纤、光发送信号光纤、光源信号光纤；所述光接收信号光纤用于与光源模块的光电连接器插头中的光接收信号接口光学连接；所述光发送信号光纤用于与光源模块的光电连接器插头中的光发送信号接口光学连接；所述光源信号光纤用于与光源模块的光电连接器插头中的光源信号接口光学连接。

16.根据权利要求12至14中任意一项所述的光电合封模块，其中，所述光电合封模块包括多个所述功能分区，多个所述功能分区中的任意一者可以单独关闭或设置为低功耗模式。

17.一种光交换设备，包括线卡、多个光源模块、多个光电合封模块；所述光源模块为权利要求1至11中任意一项所述的光源模块；所述光电合封模块为权利要求12至16中任意一项所述的光电合封模块；

所述线卡包括多个光电连接器插座，所述多个光电合封模块与所述多个光电连接器插座一一对应；

所述光电连接器插座包括至少一个光电连接器子插座，每一个所述光电连接器子插座对应所述光电合封模块的一个功能分区；每一个所述光电连接器子插座插接一个所述光源模块；所述光源模块通过对应的所述光电连接器子插座与所述线卡电连接、与所述光电合封模块光学连接。

18.根据权利要求17所述的光交换设备，其中，所述光源模块的光电连接器插头包括光连接器插头和电连接器插头，所述光电连接器子插座包括与所述光连接器插头对应的光连接器子插座和与所述电连接器插头对应的电连接器子插座；所述光连接器子插座与所述光连接器插头光学连接、与所述光电合封装模块的功能分区光学连接，以使所述光源模块通过所述光电连接器子插座与所述光电合封模块光学连接；所述电连接器子插座与所述电连接器插头电连接，以使所述光源模块通过所述光电连接器子插座与所述线卡电连接；

所述光源模块还包括设置在所述光连接器插头上的定位导引孔；所述光电连接器子插座还包括设置在所述光连接器子插座上的定位导引针，所述定位导引针与所述定位导引孔配合对所述光源模块进行定位。

19.一种光交换设备的控制方法，所述光交换设备包括线卡、光源模块、光电合封模块，所述控制方法包括：

当线卡中的光电连接器子插座未插接光源模块时，光电连接器子插座的光源模块在位信号接口的电平为第一电平，线卡将光电连接器子插座对应的光电合封模块中的功能分区设置为低功耗状态；

当线卡中的光电连接器子插座插接光源模块时，光电连接器子插座的光源模块在位信号接口的电平为第二电平，线卡通过集成电路总线通讯接口获取光源模块的参数信息；

当光源模块的参数信息与光电合封模块的参数信息匹配时，线卡通过光源模块的电源管脚为光源模块上电；

线卡根据光源模块的参数信息，调整光电合封模块的功能分区中调制器的调制参数；

线卡将光电合封模块的参数信息写入光源模块的寄存器；

光源模块根据寄存器中光电合封模块的参数信息进行光功率微调，生成光源信号。

20.根据权利要求19所述的控制方法，其中，所述控制方法还包括：

当光源模块的参数信息与光电合封模块的参数信息匹配时，生成第一告警信息；

响应于光口应用配置命令，根据所述光口应用配置命令调节光口应用代码；

响应于光源模块或光电合封模块的告警，生成第二告警信息。

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