CN204231356U - 一种用于光纤通道的高速光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于光模块领域，提供一种用于光纤通道的高速光模块，可以用于16G光纤通道，包括发射、接收、时钟数据恢复和控制等部分。该光模块可以向下兼容8G光纤通道和4G光纤信道的应用，支持光路环回和电路环回诊断测试，提供稳定的接收告警。本实用新型光模块作为光纤通道系统之间的接口和光存储网络存储设备之间的接口，具有小型化、低功耗特德，可以提高端口应用密度；支持热插拔，方便系统现场调试，可实现不掉电更换光模块；支持数字诊断接口，网管可以通过通讯接口监控光模块工作状态。

Description

一种用于光纤通道的高速光模块

技术领域

本实用新型属于光通信领域，尤其涉及一种用于光纤通道的高速光模块。

背景技术

随着全球光通信网络的发展，光收发模块在光通信领域重要的地位日益显著，光通信器件及其技术也在向模块化、高速化、集成化、多种应用场合、多功能、灵活性、低成本方向发展，高速度、高质量的光纤通信已成为信息产业发展的必然趋势。

光纤通道技术是一项新兴的网络存储交换技术，它可以提供有效连接和高带宽，能够在存储器、服务器和不同节点之间实现大型数据文件的传输。光纤通道也是一种工业标准接口，用于在计算机和计算机子系统接口之间传输信息。

16G光纤通道是为高宽带应用程序和设备设计的，包括ISL(CiscoInter-Switch Link Protocol，思科交换链路内协议)、数据迁移、虚拟桌面基础设施、SSD或内存阵列。16G光纤通道的另一种应用是数据中心之间、存储阵列之间或者云之间的链接。16G光纤通道标准加倍提高了光纤通道物理接口的速度，改善了前几代光纤通道技术，采用64b/66b编码和线性变量，不但每比特消耗更少的电力，而且可以提供更快的数据传输速率，更少的设备管理，使用更少的端口，可以减少集线器、交换机和终端设备的数量。而目前市场上比较常见的是4G/8G光纤通道光模块，已经无法适应于行业发展。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型目的在于提供一种用于光纤通道的高速光模块，该高速光收发模块作为光纤通道系统之间的接口和光存储网络存储设备之间的接口，具有小型化、热插拔、低功耗和数字诊断等优点，满足日益增长的16G光纤通道应用要求。

本实用新型是这样实现的，所述用于光纤通道的高速光模块，包括：

可热插拔电连接器，用于为光模块与系统板之间提供数据、信号传输电接口；

发射整形电路，用于对接收到的发射电信号进行整形，以补偿传输介质中的损耗、复位抖动预算；

发送时钟数据恢复单元，用于从发射电信号中提取出同步信号，并进行定时判决、消除抖动和噪声，恢复出数据信号；

二极管驱动电路，用于提供合适的偏置电流和调制电流，以驱动垂直腔发射激光二极管；

垂直腔发射激光二极管，用于对接收到的电信号进行电光转换，并输出光信号；

探测器，用于接收光信号，并完成光电转换；

前置放大电路，用于对接收到的电信号进行初步放大；

限幅放大电路，用于对接收到的电信号进行进一步放大；

接收时钟数据恢复单元，用于从接收电信号中提取出同步信号，并进行定时判决、消除抖动和噪声，恢复出数据信号；

接收均衡电路，用于优化连接性能和色散参数；

控制单元，用于根据网管下发的控制指令，配置光模块的工作模式，以及监控光模块的工作状态，并上报相关数据；

所述可热插拔电连接器、发射整形电路、发送时钟数据恢复单元、二极管驱动电路、垂直腔发射激光二极管顺次连接；所述探测器、前置放大电路、限幅放大电路、接收时钟数据恢复单元、接收均衡电路、可热插拔电连接器顺次连接；所述控制单元分别与所述发送时钟数据恢复单元、二极管驱动电路、限幅放大电路、接收时钟数据恢复单元、可热插拔电连接器连接。

进一步的，所述二极管驱动电路内部集成有眼图整形器和自动功率控制环。

进一步的，所述高速光模块还包括：

人眼安全电路，用于持续监控垂直腔发射激光二极管的光输出功率，当检测到某个不安全条件况超出了定义范围时，关断发射部分。

进一步的，所述高速光模块还包括：

告警控制电路，包括信号标识器、接地的取样电阻；所述告警控制电路用于将输出的光信号经接收信号标识器，得到对应的探测器电流镜像值，通过接地取样电阻转换成电压后，输入控制单元，以使控制单元实时采集接收的光信号大小，当接收到的光信号小于功率阈值时，输出告警信号。

进一步的，所述光模块的工作模式包括正常收发模式、光路环回模式和电路环回模式。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的高速光模块采用850nmVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)，工作电流小；调制速度快，比特速率达14.025G；备有数字监测接口，提供光模块的实时状态参数；可以实现光环回和电环回；提供稳定的接收告警方式；经验证，在50um的MMF(2000MHz.km)上可以传输可达100米。16G光纤通道采用本实用新型光模块，可以使用更少的端口，每比特功耗更少，是可以将更高层次速度和连接端口密度带到新一代网络设备的短距离产品。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的用于光纤通道的高速光模块的结构原理图；

图2是本实用新型实施例提供的高速光模块光路环回诊断测试示意图；

图3是本实用新型实施例提供的高速电模块光路环回诊断测试示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供的用于光纤通道的高速光模块，包括：

可热插拔电连接器1，用于为光模块与系统板之间提供数据、信号传输电接口；

发射整形电路2，用于对接收到的发射电信号进行整形，以补偿传输介质中的损耗、复位抖动预算；

发送时钟数据恢复单元3，用于从发射电信号中提取出同步信号，并进行定时判决、消除抖动和噪声，恢复出数据信号；

二极管驱动电路4，用于提供合适的偏置电流和调制电流，以驱动垂直腔发射激光二极管；

垂直腔发射激光二极管5，用于对接收到的电信号进行电光转换，并输出光信号；

探测器6，用于接收光信号，并完成光电转换；

前置放大电路7，用于对接收到的电信号进行初步放大；

限幅放大电路8，用于对接收到的电信号进行进一步放大；

接收时钟数据恢复单元9，用于从接收电信号中提取出同步信号，并进行定时判决、消除抖动和噪声，恢复出数据信号；

接收均衡电路10，用于优化连接性能和色散参数；

控制单元11，用于根据网管下发的控制指令，配置光模块的工作模式，以及监控光模块的工作状态，并上报相关数据；

所述可热插拔电连接器1、发射整形电路2、发送时钟数据恢复单元3、二极管驱动电路4、垂直腔发射激光二极管5顺次连接；所述探测器6、前置放大电路7、限幅放大电路8、接收时钟数据恢复单元9、接收均衡电路10、可热插拔电连接器1顺次连接；所述控制单元11分别与所述发送时钟数据恢复单元3、二极管驱动电路4、限幅放大电路8、接收时钟数据恢复单元9、可热插拔电连接器1连接。

本实施例提供的高速光模块用于16G光纤通道，包括发射、接收、时钟数据恢复和控制等部分。在使用时，将高速光模块插在系统设备电接口上，光模块与系统设备的系统板可进行数据、信号交互。具体的，在光发射部分，来自系统板的输入电信号经过发射整形电路进行信号整形，以补偿传输介质中的损耗，复位抖动预算；然后经过发送时钟数据恢复单元恢复出同步信号和数据信号，之后经驱动电路给VCSEL提供合适的偏置电流和调制电流，优选的，所述驱动电路内部集成眼图整形器和自动功率控制环，驱动电路驱动VCSEL发光，实现光电转换。在光接收部分，探测器接收来自系统输入的光信号，转换成电信号，经前置放大电路和限幅放大后，得到放大后的电信号，然后经过接收时钟数据恢复单元恢复出同步信号和数据信号，最后通过接收均衡电路输出电信号。所述接收均衡电路采用使用高峰值的均衡器，以优化连接性能和色散等参数。

本实用新型实施例提供的高速光模块可以向下兼容8G光纤通道和4G光纤信道的应用，高速光模块为了协助本地主机或远程诊断优化，设置了高速数据光路环回和电路环回功能，以协助本地主机或远程诊断和优化时序。环回功能可通过I2C总线控制，即控制单元与可热插拔电连接器采用I2C接口连接，控制单元包括EEPROM。本实施例中，控制单元包括数字诊断接口，通过该接口网管可以监控光模块工作状态。

如图2所示的光路环回诊断测试示意图(图中未示出控制单元)。首先网管通过配置光模块的EEPROM来设置光模块的工作模式，光模块接收到命令后完成不同工作模式的实现，这里设置光模块的工作模式为光路环回模式。在此模式下，光信号走向如下：

探测器＝>前置放大电路＝>限幅放大电路＝>接收时钟数据恢复单元＝>发送时钟数据恢复单元＝>二极管驱动电路＝>垂直腔发射激光二极管。

每当接收到一位光信号，通过接收时钟数据恢复单元和发送时钟数据恢复单元清除抖动，重新由光路发送出来。此时光模块自发自收，根据环回情况可诊断光路的故障情况和故障点，优化光模块。光模块支持两种不同方式的光路环回，分别为可热插拔电连接器电信号输出正常和可热插拔电连接器电信号输出关断。

如图3所示的电路环回诊断测试示意图(图中未示出控制单元)。首先网管通过配置光模块的EEPROM来设置光模块的工作模式，光模块接收到命令后完成不同工作模式的实现，这里设置光模块的工作模式为电路环回模式。在此模式下，电信号走向如下：

发射整形电路＝>发送时钟数据恢复单元＝>接收时钟数据恢复单元＝>接收均衡电路。

每当接收到一位电信号，通过发送时钟数据恢复单元和接收时钟数据恢复单元清除抖动，重新由电路发送出来。此时光模块自发自收，根据环回情况可诊断光路的故障情况和故障点，优化时序。光模块支持两种不同方式的电路路环回，分别为VCSEL发光正常和VCSEL发光关断。

另外，作为一种优选实施方式，本实施例提供的高速光模块还包括：

人眼安全电路，用于持续监控VCSEL的光输出功率，当检测到某个不安全条件况超出了定义范围时，关断发射部分。这种不安全的条件可能来自于系统主板，比如是电压波动、不平衡的编码，或者是光模块的内部故障。本高速光模块满足CLASS1级人眼安全设计，符合集成电路可靠性试验标准的要求。

进一步的，所述高速光模块还包括：

告警控制电路，包括信号标识器、接地的取样电阻，用于将输出的光信号经接收信号标识器，得到对应的探测器电流镜像值，通过接地取样电阻转换成电压后，输入控制单元，以使控制单元实时采集接收的光信号大小，当接收到的光信号小于功率阈值时，输出告警信号。滞回设计大于1dB，能够避免告警输出电平在输入信号接近门限时出现啁啾。

综上，本实施例提供了一种用于用于光纤通道的高速光模块，光模块工作速率高、速率兼容性好、控制方便。经验证，本实用新型提供的高速光模块，工作温度范围可达-5～75度，整个温度范围内光功率稳定，光眼图和电眼图满足标准模板要求，眼图余量大，抖动性能好。光模块支持环回功能，协助本地主机或远程诊断和优化时序，方便控制和确认问题。基于功率控制的接收告警方式和大于1dB的之后，提供稳定的告警输出电平信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于光纤通道的高速光模块，其特征在于，所述高速光模块包括： 

可热插拔电连接器，用于为光模块与系统板之间提供数据、信号传输电接口； 

发射整形电路，用于对接收到的发射电信号进行整形，以补偿传输介质中的损耗、复位抖动预算； 

发送时钟数据恢复单元，用于从发射电信号中提取出同步信号，并进行定时判决、消除抖动和噪声，恢复出数据信号； 

二极管驱动电路，用于提供合适的偏置电流和调制电流，以驱动垂直腔发射激光二极管； 

垂直腔发射激光二极管，用于对接收到的电信号进行电光转换，并输出光信号； 

探测器，用于接收光信号，并完成光电转换； 

前置放大电路，用于对接收到的电信号进行初步放大； 

限幅放大电路，用于对接收到的电信号进行进一步放大； 

接收时钟数据恢复单元，用于从接收电信号中提取出同步信号，并进行定时判决、消除抖动和噪声，恢复出数据信号； 

接收均衡电路，用于优化连接性能和色散参数； 

控制单元，用于根据网管下发的控制指令，配置光模块的工作模式，以及监控光模块的工作状态，并上报相关数据； 

所述可热插拔电连接器、发射整形电路、发送时钟数据恢复单元、二极管驱动电路、垂直腔发射激光二极管顺次连接；所述探测器、前置放大电路、限幅放大电路、接收时钟数据恢复单元、接收均衡电路、可热插拔电连接器顺次连接；所述控制单元分别与所述发送时钟数据恢复单元、二极管驱动电路、限幅放大电路、接收时钟数据恢复单元、可热插拔电连接器连接。 

2.如权利要求1所述的用于光纤通道的高速光模块，其特征在于，所述二极管驱动电路内部集成有眼图整形器和自动功率控制环。 

3.如权利要求2所述的用于光纤通道的高速光模块，其特征在于，所述高速光模块还包括： 

人眼安全电路，用于持续监控垂直腔发射激光二极管的光输出功率，当检测到某个不安全条件况超出了定义范围时，关断发射部分。 

4.如权利要求3所述的用于光纤通道的高速光模块，其特征在于，所述高速光模块还包括： 

告警控制电路，包括信号标识器、接地的取样电阻；用于将输出的光信号经接收信号标识器，得到对应的探测器电流镜像值，通过接地取样电阻转换成电压后，输入控制单元，以使控制单元实时采集接收的光信号大小，当接收到的光信号小于功率阈值时，输出告警信号。 

5.如权利要求1-4任一项所述的用于光纤通道的高速光模块，其特征在于，所述光模块的工作模式包括正常收发模式、光路环回模式和电路环回模式。