CN202737882U - 一种sfp+光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种SFP+光模块，包括激光驱动单元、主控单元、电接口及光接收组件，光接收组件中集成有跨阻不小于30k欧姆的跨阻放大器，且光接收组件的电压信号输出端与电接口中的相应管脚相连接。本实用新型的光模块通过选用具有高增益TIA的光接收组件，无需额外设置限幅放大器就能保证光接收组件所输出的电压信号满足后续系统板对信号幅度的要求，简化了电路结构，降低了光模块成本。

Description

一种SFP+光模块

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，具体地说，是涉及一种光模块，更具体地说，是涉及一种采用SFP+封装结构的光模块。 

背景技术

近几年来，10G光以太网接口技术得到了长足的发展，加之桌面和服务器连接不断向快速以太网和吉比特以太网升级，导致核心数据中心和骨干网络互连对带宽的需求越来越高，这些都促使10G光以太网接口走向商业市场，其市场份额不断扩大。 

然而，目前10Gbps速率的成本大约是吉比特以太网的6倍，因此极大地妨碍了用户在诸如链路聚合时采用新技术的热情。基于铜线的10Gbps技术已经完成了标准化，正在逐步走向市场，但是目前也受到功率损耗和串扰造成的低端口密度问题的困扰，导致其市场化过程困难重重，从而使得10Gbps应用并没有像预测的那样在市场上迅速蔓延。 

为了争夺10G网络市场，有很多厂家推出了不同的光模块，它们具有各自不同的优缺点。XENPAK和X2模块是早前技术最成熟、应用最广泛的10G模块，它们拥有四通道XAUI电接口，从而降低了在板卡上设计极高速电路的难度，可以满足所有应用场合的要求。XFP模块具有更高的端口密度，支持大多数的应用场合，而且成本比XENPAK和X2低。而SFP+光模块（Small From-Factor Pluggable Plus增强型小型可插拔光模块）在设计初期即考虑了高速设计工作，使得SFP+模块在10G以太网光纤连接时以更低的成本获得了更高的密度，可以为企业用户提供比以往技术性价比更高的10Gbps以太网升级解决方案，因此，其市场需求已经稳步上升，主要的设备供应商已经逐步开始大量地采购。 

而在目前国际或国内市场上，SFP+光模块均是采用传统的设计方案，其光接收组件中的TIA（跨阻放大器）跨阻较小，增益较低。为保证系统板对接收信号幅度的要求，还需要设置额外的限幅放大器对光接收组件输出的电信号放大。由于光模块所用芯片较多，相应的外围电路也多，使得PCB布局紧凑，功耗较高，均在950mW左右，且成本也较高。这些不利因素极大地限制了设备供应商对SFP+光模块的选择，限制了光模块的应用和进一步发展，进而也影响了10G光网络的推广。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种SPF+光模块，通过选用具有高增益TIA的光接收组件，无需额外设置限幅放大器就能保证光接收组件所输出的电压信号满足后续系统板对信号幅度的要求，简化了电路结构，降低了光模块成本。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现： 

一种SFP+光模块，包括激光驱动单元、主控单元、电接口及光接收组件，光接收组件中集成有跨阻不小于30k欧姆的跨阻放大器，光接收组件的电压信号输出端与电接口中的相应管脚相连接。

优选的，所述跨阻放大器的跨阻为35k欧姆。 

如上所述的SFP+光模块，为滤除电压信号中的噪声，所述光接收组件的电压信号输出端连接有电容，进而经电容与电接口中的相应管脚相连接，实现交流耦合方式的电信号传输。 

如上所述的SFP+光模块，对于不具有限幅放大器的光模块，可以采用不同的结构实现接收告警功能。 

其中一种结构为：所述激光驱动单元包括有接收告警电路子单元，所述光接收组件提供接收电流信号的端子直接或通过电流镜像电路单元与接收告警电路子单元的信号输入端相连接。 

优选的，所述激光驱动单元采用集成有接收告警电路子单元的集成芯片来实现，所述光接收组件提供接收电流信号的端子直接或通过电流镜像电路单元与集成芯片的接收告警信号输入管脚相连接。 

此外，还可以采用下述结构实现接收告警功能：所述光接收组件提供接收电流信号的端子通过电流采样电路单元与所述主控单元的接收告警信号采样端子相连接。 

如上所述的SFP+光模块，所述电流采样电路单元包括有采样电阻及并联在采样电阻两端的滤波电容。 

如上所述的SFP+光模块，所述主控单元优选采用微控制器来实现，所述主控单元的接收告警信号采样端子为微控制器的I/O管脚。 

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的SFP+光模块通过选用具有较大跨阻的TIA光接收组件，其具有较高的增益，能够将光接收组件接收的微弱电信号进行放大后输出电压信号，无需再额外设置限幅放大器就能保证该电压信号满足后续系统板对信号幅度的要求，从而在不降低光模块性能的前提下减少了限幅放大器及相应的外围电路，简化了电路结构，减少了功耗，降低了光模块成本，提高了SFP+光模块的市场竞争力，同时也引导了未来光模块的发展方向。 

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。 

附图说明

图1是本实用新型SFP+光模块第一个实施例的结构框图； 

图2是本实用新型SFP+光模块第二个实施例的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述。 

请参考图1，该图1所示为本实用新型SFP+光模块第一个实施例的结构框图。 

如图1所示，该实施例的光模块包括有激光驱动单元11、光发射组件12、主控单元13、光接收组件15、电接口16及光纤17。激光驱动单元11根据从电接口16传输来的电信号为光发射组件12提供相应的驱动电流，驱动其发出光信号，并经光纤17输出。光接收组件15用于把来自光纤17的光信号解调为电信号并输出，而主控单元13与电接口16通过总线通信，完成监控上报、采样、控制等功能。 

其中，光接收组件15中集成的跨阻放大器TIA为跨阻不小于30k欧姆的高增益TIA，优选的，其跨阻为目前性能比较稳定、技术较为成熟的35k欧姆。由于采用了高增益TIA，可以将光接收组件15中的PIN（光电二极管）或APD（雪崩光电二极管）转换的微弱电信号进行充分的放大，使得从TIA输出的电压信号的幅度满足后级系统板对信号幅度的要求。所以，在该实施例中，光接收组件15的电压信号输出端a和b将直接或通过交流耦合电容C1及C2与电接口16中的电信号接收管脚RX+和RX-相连接，进而经电接口16将电压信号传输至后级系统板。因而，可以省掉现有技术光模块中的限幅放大器及其外围电路，不仅简化了电路结构和PCB布板，降低了光模块成本，且降低了光模块的功耗，而光模块的性能并未下降。 

如果对接收信号要求不高的场合，可以采用光接收组件15的电压信号输出端a和b将直接与电接口16中的电信号接收管脚RX+和RX-相连接的结构。而如果对接收信号要求较高，则采用交流耦合方式的电信号传输，也即光接收组件15的电压信号输出端a和b分别通过交流耦合电容C1及C2与电接口16中的电信号接收管脚RX+和RX-相连接，以利用电容滤除电压信号中的噪声及直流成分。 

由于不存在限幅放大器，为了实现光模块的接收告警功能，该实施例的光模块中设置有电流采样电路单元14，光接收组件15提供接收电流信号的端子c通过电流采样电路单元14与主控单元13的接收告警信号采样端子d相连接，从而通过主控单元13进行采样及比较设置，完成接收光信号的强度检测和接收告警，并将告警信号经电接口16的LOS管脚输出。 

电流采样电路单元14可以采用现有技术中常用的电路结构实现，例如，可以采用包括有采样电阻及并联在采样电阻两端的滤波电容构成的阻容结构来实现。而且，主控单元13优选采用微控制器来实现，此时，其接收告警信号采样端子d则为微控制器的I/O管脚。 

请参考图2，该图2示出了本实用新型SFP+光模块第二个实施例的结构框图。 

如图2所示，该实施例的光模块包括有激光驱动单元21、光发射组件22、主控单元23、光接收组件25、电接口26及光纤27。各部分的结构及工作原理与图1第一个实施例基本类似，可参考上述对图1的描述。 

而与图1第一个实施例不同的是，该实施例的激光驱动单元21中包括有接收告警电路子单元，提供了一个接收告警电路子单元的信号输入端e。在该实施例中，激光驱动单元21优选采用集成有接收告警电路子单元的集成芯片来实现，此时，信号输入端e将为集成芯片所提供的一个接收告警信号输入管脚。因此，为了实现光模块的接收告警功能，光接收组件25提供接收电流信号的端子c通过电流镜像电路单元24与信号输入端e相连接，利用激光驱动单元21完成接收光信号的强度检测和接收告警，并将告警信号经电接口26的LOS管脚输出。 

在这里，镜像电路单元24是针对采用灌电流输出的光接收组件25而设置的，以便利用镜像电路单元24改变电流方向，使得激光驱动单元21能够顺利采集到接收信号强度值，进而完成接收告警功能。而如果光接收组件25采用拉电流输出，则不需要设置该镜像电路单元24。而且，镜像电路单元24可以采用镜像电流集成芯片或者采用双PNP构成的对管结构来实现电流的镜像，完成电流大小不变、而方向相反的镜像目的。 

上述两个实施例所提供的SFP+光模块与传统SFP+光模块相比，节省了限幅放大器器及外围电路元器件，通过采用高增益的光接收组件，利用激光驱动器配合主控单元，完成了所有传统SFP+光模块的功能，测试指标均满足有关协议要求，且成本低，功耗低，接口密度高。因此，其必定会取得较大的市场份额，具备极大地市场竞争力，同时也能引导未来光模块的发展方向。 

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。 

Claims (8)

1.一种SFP+光模块，包括激光驱动单元、主控单元、电接口及光接收组件，其特征在于，光接收组件中集成有跨阻不小于30k欧姆的跨阻放大器，光接收组件的电压信号输出端与电接口中的相应管脚相连接。

2.根据权利要求1所述的SFP+光模块，其特征在于，所述跨阻放大器的跨阻为35k欧姆。

3.根据权利要求1所述的SFP+光模块，其特征在于，所述光接收组件的电压信号输出端连接有电容，进而经电容与电接口中的相应管脚相连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的SFP+光模块，其特征在于，所述激光驱动单元包括有接收告警电路子单元，所述光接收组件提供接收电流信号的端子直接或通过电流镜像电路单元与接收告警电路子单元的信号输入端相连接。

5.根据权利要求4所述的SFP+光模块，其特征在于，所述激光驱动单元采用集成有接收告警电路子单元的集成芯片来实现，所述光接收组件提供接收电流信号的端子直接或通过电流镜像电路单元与集成芯片的接收告警信号输入管脚相连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的SFP+光模块，其特征在于，所述光接收组件提供接收电流信号的端子通过电流采样电路单元与所述主控单元的接收告警信号采样端子相连接。

7.根据权利要求6所述的SFP+光模块，其特征在于，所述电流采样电路单元包括有采样电阻及并联在采样电阻两端的滤波电容。

8.根据权利要求6所述的SFP+光模块，其特征在于，所述主控单元采用微控制器来实现，所述主控单元的接收告警信号采样端子为微控制器的I/O管脚。

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