CN203166927U - 双向光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向光模块。该光模块包括：连接器、激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片以及单纤双向光器件，其中，连接器的发射信号端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的发射信号输入端相连，接收信号端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的接收信号输出端相连；激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的发射信号输出端和单纤双向光器件的发射信号输入端相连，接收信号端和单纤双向光器件的接收信号输出端相连；单纤双向光器件的信号收发端和外部光纤相连。应用本实用新型，可以节省光纤、提高单纤双向光器件端口的密度。

Description

双向光模块

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种双向光模块。

背景技术

随着经济和技术的发展，人们对宽带的要求变得越来越高。光纤通信技术的发展和近几年来数据业务的剧增，使得高速光模块在光通信系统中已大规模应用。

图1是现有技术中高速光模块的结构示意图。参见图1，该光模块包括：20针连接器101、激光器驱动电路102、接收限幅放大电路103、发射器104以及接收器105。其中，20针连接器101的发射信号端和激光器驱动电路102的发射信号输入端相连，接收信号端和接收限幅放大电路103的接收信号输出端相连。激光器驱动电路102的发射信号端和发射器104的接收信号端相连。接收限幅放大电路103的接收信号端和接收器105的发射信号端相连。发射器104的发射端和外部的光纤相连。接收器105的接收端和外部光纤相连。

现有技术中，20针连接器101的工作过程分为发射电信号的过程和接收电信号的过程。其中，20针连接器101发射电信号的过程如下：20针连接器101通过发射信号端向激光器驱动电路102的发射信号输入端发送发射电信号，激光器驱动电路102接收发射电信号，并驱动发射器104将发射电信号转换为光信号，并通过发射器104的发射端将光信号发送到光纤上，从而使得光信号在光通信网络上传输。20针连接器101接收电信号的过程如下：光信号通过光纤传输到接收器105的接收端，接收器105接收光信号并将光信号转换为电信号发送到接收限幅放大电路103，接收限幅放大电路103接收电信号并将电信号进行限幅和放大处理，接收限幅放大电路103将处理后的电信号通过发送接收信号端发送到20针连接器101内部。

由上述可知，目前的高速光模块存在以下缺点：

一、由于发射器和接收器分别使用各自的光纤，造成了光纤的浪费，使得发射器和接收器需要分别具有接收端口，双向光器件端口的密度较大。

二、激光器驱动电路和接收限幅放大电路使用的是两个单独的芯片，所以需要的芯片较多，增加了功耗。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种双向光模块，可以节省光纤、提高单纤双向光器件端口的密度。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供的一种双向光模块，该光模块包括：连接器、激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片以及单纤双向光器件。其中，所述连接器的发射信号端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的发射信号输入端相连，接收信号端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的接收信号输出端相连；所述激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的发射信号输出端和单纤双向光器件的发射信号输入端相连，接收信号端和单纤双向光器件的接收信号输出端相连；所述单纤双向光器件的信号收发端和外部光纤相连。

较佳地，进一步包括：电源缓启动电路，其中，所述电源缓启动电路的电源输入端和连接器的电源输出端相连，第一驱动端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的电源输入端相连，第二驱动端和单纤双向光器件的电源输入端相连。

较佳地，进一步包括：微控制器，其中，所述微控制器的电源输入端和电源缓启动电路的第三驱动端相连，第二输入端和连接器的输出端相连，输出端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的输入端相连。

较佳地，所述微控制器包括：微控制器电路和温度采样模块，其中，微控制器电路的输入端分别与温度采样模块的输出端以及连接器的输出端相连，输出端通过串行总线和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的输入端相连。

较佳地，所述激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片包括：激光器驱动电路和接收限幅放大电路，其中，所述激光器驱动电路的发射信号输入端和连接器的发射信号端相连，输入端通过串行总线和微控制器的输出端相连，发射信号端和单纤双向光器件的发射信号输入端相连；所述接收限幅放大电路的接收信号输出端和连接器的接收信号端相连，接收信号端和单纤双向光器件的接收信号输出端相连。

较佳地，所述单纤双向光器件包括：发射器和接收器。其中，所述发射器的接收信号端和激光器驱动电路的发射信号端相连；所述接收器的发射信号端和接收限幅放大电路的接收信号端相连。

由上述技术方案可见，本实用新型实施例提供的一种双向光模块，通过将发射器的发射端和接收器的接收端合并为一个端口，节省了光纤，提高了端口的密度；通过将激光器驱动电路和接收限幅放大电路合并在同一块芯片上，减少了芯片数量，从而降低了功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1是现有技术中高速光模块的结构示意图；

图2是本实用新型双向光模块的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提出一种双向光模块，通过将发射器的发射端和接收器的接收端合并为一个端口，节省了光纤，提高了端口的密度；通过将激光器驱动电路和接收限幅放大电路合并在同一块芯片上，减少了芯片数量，从而降低了功耗；通过增加微控制器对光模块进行配置，有利于自动化生产，提高了生产效率；除此之外，本使用新型还采用了电源缓启动电路，电源缓启动电路可以抑制外部电源的电压过冲，噪声和电源纹波，给模块提供一个高质量的电源信号，从而提高了数据信号的质量，降低串扰。

图2是本实用新型双向光模块的结构示意图。参见图2，该光模块主要包括：连接器201、激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204以及单纤双向光器件205。其中，连接器201的发射信号端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204的发射信号输入端相连，接收信号端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204的接收信号输出端相连。激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204的发射信号输出端和单纤双向光器件205的发射信号输出端相连，接收信号输入端和单纤双向光器件205的接收信号输出端相连。单相双向光器件205的信号收发端和外部光纤相连。

在进行信号发射时，连接器201向激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204发射电信号，激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204接收电信号后，在预先设置的驱动电流驱动下，将接收的电信号转换为光信号，输出至单纤双向光器件205，单纤双向光器件205对接收的光信号进行调制后，通过相连的外部光纤进行传输；

在进行信号接收时，单纤双向光器件205接收与发射信号相同的外部光纤传输的光信号，进行解调以及光电转换后，输出至激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204，激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204对接收的电信号进行增益放大和幅度归一化处理后，输出至连接器201进行相应处理。

本实用新型中，连接器可以为20针连接器，关于20针连接器结构以及信号处理的详细描述，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。

较佳地，激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204包括：激光器驱动电路2041和接收限幅放大电路2042。其中，

激光器驱动电路2041的发射信号输入端和20针连接器201的发射信号端相连，发射信号输出端和单纤双向光器件205的发射信号输出端相连。

接收限幅放大电路2042的接收信号输出端和20针连接器201的接收信号端相连，接收信号输入端和单纤双向光器件205的接收信号输出端相连。

较佳地，单纤双向光器件205包括：发射器2051和接收器2052。其中，发射器2051的发射信号输入端和激光器驱动电路2041的发射信号输出端相连，接收器2052的接收信号输入端和接收限幅放大电路2042的接收信号输入端相连。

实际应用中，提供给激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204以及单纤双向光器件205的工作电源，由于高频噪声和纹波的串扰，通过电源和单纤双向光器件205的收发端引脚耦合到接收信号中，使得单纤双向光器件205接收的信号质量下降。因而，本实用新型实施例中，对电源的高频噪声和纹波进行平滑、滤波等抑制处理，以提高信号接收质量，降低串扰。该光模块进一步包括：

电源缓启动电路202，用于对输入的电源进行电压过冲、噪声和电源纹波处理后，分别输出至激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204以及单纤双向光器件205。包括：电源输入端、第一驱动端以及第二驱动端，其中，

电源输入端和20针连接器201的电源输出端相连，第一驱动端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204的电源输入端相连，第二驱动端和单纤双向光器件的电源输入端相连。这样，电源缓启动电路202通过对输入电源的电压过冲、噪声和电源纹波处理，从而提供高质量的电源信号，避免高频噪声和纹波的串扰对接收信号的影响，提升了单纤双向光器件205接收的信号的质量。

实际应用中，激光器驱动电路2041的性能参数与温度相关，在不同的温度下，即使激光器驱动电路2041的相同，进行转换得到的光信号的功率也会不同，从而导致通过光纤传输的光信号性能不一致。为了保持激光器驱动电路2041的性能参数在不同温度下的一致性，本实用新型实施例中，还可以对调节不同温度下激光器驱动电路2041的驱动电流，以保持激光器驱动电路2041在不同温度下性能的一致性以及稳定性。因而，进一步地，该光模块还包括：

微控制器203，用于感测激光器驱动电路的温度，查询预先设置的温度与寄存器数值查找表，获取感测的温度对应的寄存器数值，将获取的寄存器数值输出至激光器驱动电路，以使激光器驱动电路根据接收的寄存器数值设置驱动电流。其中，微控制器203的电源输入端和电源缓启动电路202的第三驱动端相连，第二输入端和20针连接器201的输出端相连，输出端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204的输入端相连。

本实用新型实施例中，寄存器数值对应激光器驱动电路的驱动电流，预先通过实验的方法，即在保持激光器驱动电路工作性能相同的情况下，分别得到在不同的温度下，获取激光器驱动电路运行的驱动电流，将获取的驱动电流换算为寄存器数值，建立温度与寄存器数值的查找表，存储在微控制器中。这样，在后续流程中，微控制器在获取到激光器驱动电路的温度信息后，根据查找表，得到相应的寄存器数值，激光器驱动电路根据微控制器输出的寄存器数值设置驱动电流，从而可以保证激光器驱动电路在不同的温度下，工作性能相同，保障了激光器驱动电路性能的一致性以及稳定性。

当然，实际应用中，查找表也可以由相关技术人员设置好后，通过20针连接器下发至微控制器。

激光器驱动电路根据接收的寄存器参数设置驱动电流的详细流程，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。

较佳地，微控制器203包括：微控制器电路2031和温度采样模块2032。其中，微控制器电路2031的输入端分别与温度采样模块2032的输出端以及20针连接器201的输出端相连，输出端通过串行总线和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204的输入端相连。

温度采样模块2032，用于感测激光器驱动电路的温度，将感测到的温度信息输出至微控制器电路2031；

微控制器电路2031，用于通过串行总线从20针连接器201获取温度与寄存器数值查找表并存储，接收温度采样模块2032输出的温度信息，查询存储的温度与寄存器数值查找表，获取接收的温度对应的寄存器数值，将获取的寄存器数值输出至激光器驱动电路。

这样，将发射器和接收器的接收端口进行合并，降低了双向光器件端口的密度；进一步地，将激光器驱动电路和接收限幅放大电路合成在一个单独的芯片种，需要的芯片数少，从而降低了芯片的功耗；而且，通过增加微控制器对光模块进行配置，有利于保持双向光模块的稳定性能，便于自动化生产，提高了生产效率；之外，本使用新型还采用了电源缓启动电路，电源缓启动电路可以抑制外部电源的电压过冲，噪声和电源纹波，给双向光模块提供一个高质量的电源信号，从而提高了数据信号的质量，降低串扰。

本实用新型双向光模块的工作过程如下：

该光模块向外部发送光信号时的工作过程：

首先，微控制器203获取预先设置的温度与寄存器数值查找表并存储。

接着，20针连接器201通过其输入端向电源缓启动电路202输送电压。电源缓启动电路202将输入的电压进行平滑、滤波处理后，通过其第一驱动端、第二驱动端以及第三驱动端，分别驱动激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204、单纤双向光器件205以及微控制器203进行工作。

之后，激光器驱动电路2041与微控制器电路2031通信，以便微控制器电路2031根据默认值设置激光器驱动电路2041正常工作时的寄存器数值，并将寄存器数值存放在激光器驱动电路2041中。然后，微控制器电路2031根据温度采样模块2032采集的激光器驱动电路2041的温度，对激光器驱动电路2041将要输入到发射器2051的驱动电流进行实时补偿。其中，实时补偿即根据温度采样模块采集的温度，查找温度与寄存器数值查找表，获取采集的温度对应的寄存器数值，以使激光器驱动电路2041根据采集的温度对应的寄存器数值，将当前驱动电流补偿至采集的温度对应的寄存器数值对应的驱动电流，并以此驱动发射器2051，将电信号转换为光信号。

该光模块接收外部光信号的工作过程：

首先，20针连接器201通过其电源输出端向电源缓启动电路202输送电压。电源缓启动电路202将输入的电压进行平滑、滤波处理后，通过其第一驱动端、第二驱动端以及第三驱动端分别驱动激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片204、单纤双向光器件205以及微控制器203进行工作。

然后，光信号通过光纤输入到接收器2052，接收器将光信号转换为电信号输入到接收限幅放大电路2042，接收限幅放大电路2042接收电信号，并进行增益放大和幅度归一化处理，并将处理后的电信号输送到20针连接器201。

显然，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种双向光模块，其特征在于，该双向光模块包括：连接器、激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片以及单纤双向光器件，其中，

所述连接器的发射信号端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的发射信号输入端相连，接收信号端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的接收信号输出端相连；

所述激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的发射信号输出端和单纤双向光器件的发射信号输入端相连，接收信号输入端和单纤双向光器件的接收信号输出端相连；

所述单纤双向光器件的信号收发端和外部光纤相连。

2.根据权利要求1所述的双向光模块，其特征在于，进一步包括：电源缓启动电路，其中，所述电源缓启动电路的电源输入端和连接器的电源输出端相连，第一驱动端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的电源输入端相连，第二驱动端和单纤双向光器件的电源输入端相连。

3.根据权利要求2所述的双向光模块，其特征在于，进一步包括：微控制器，其中，所述微控制器的电源输入端和电源缓启动电路的第三驱动端相连，第二输入端和连接器的输出端相连，输出端和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的输入端相连。

4.根据权利要求3所述的双向光模块，其特征在于，所述微控制器包括：微控制器电路和温度采样模块，其中，

微控制器电路的输入端分别与温度采样模块的输出端以及连接器的输出端相连，输出端通过串行总线和激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片的输入端相连。

5.根据权利要求4所述的双向光模块，其特征在于，所述激光器驱动/接收限幅放大二合一芯片包括：激光器驱动电路和接收限幅放大电路，其中，

所述激光器驱动电路的发射信号输入端和连接器的发射信号端相连，输入端通过串行总线和微控制器的输出端相连，发射信号端和单纤双向光器件的发射信号输入端相连；

所述接收限幅放大电路的接收信号输出端和连接器的接收信号端相连，接收信号端和单纤双向光器件的接收信号输出端相连。

6.根据权利要求5所述的双向光模块，其特征在于，所述单纤双向光器件包括：发射器和接收器，其中，

所述发射器的接收信号端和激光器驱动电路的发射信号端相连；

所述接收器的发射信号端和接收限幅放大电路的接收信号端相连。

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