CN207968495U - 一种远距离传输的100g小型化光模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光通信技术领域，公开了一种远距离传输的100G小型化光模块，包括：光接收单元、接口单元、光发射单元；光接收单元包括DSP芯片、ADC转换器、光接收组件、光解复用器，光接收组件采用雪崩光电二极管；光发射单元包括信号放大器、EML调制器、光复用器。本实用新型解决了现有技术中100G光模块难以在小型化、低功耗的情况下进行远距离传输的问题，本实用新型提供的光模块具有体积小、功耗低、传输距离远的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种远距离传输的100G小型化光模块。
背景技术
随着全球宽带需求的不断提高和数据中心、安防监控等光通信行业应用领域的扩展，光纤通信已成为现代信息交换、处理和传输的中流砥柱，光通信设备的规模也在不断增大。随着大数据市场的迅猛发展，骨干网、接入网和数据中心建设均需要大量的光收发模块。如今，100G光模块已经成为市场发展的主流。
随着CFPx-100G-LR4、QSFP28-100G-LR4-S等100G光模块的相继问世，高速率、小型化、低功耗、远距离成为100G光模块的发展方向。100G光模块的工作波长主要在O波段，支持100G以太网或者OTU-4信号，而且支持4×25Gbps的应用，其每路波长都可以实现独立波长调节，最远的传输距离为10km，以往方案采用的PIN光电二极管响应度和响应速度均能满足对应光接收机的要求。但是城域网，广域网等骨干网对其传输距离提出了更加严苛的要求，在保证高速率，小型化，低功耗的前提下，有效传输距离能达到40km以上。由于远距离激光引信回波信号极其微弱，PIN光电二极管无内部增益，难以实现对高频微光的有效检测，因此需要新的架构方案的小型化100G光模块解决远距离信息传递的问题。
实用新型内容
本申请实施例通过提供一种远距离传输的100G小型化光模块，解决了现有技术中100G光模块难以在小型化、低功耗的情况下进行远距离传输的问题。
本申请实施例提供一种远距离传输的100G小型化光模块，包括：光接收单元、接口单元、光发射单元；
所述光接收单元包括DSP芯片、ADC转换器、光接收组件、光解复用器，所述DSP芯片、所述ADC转换器、所述光接收组件、所述光解复用器依次连接，所述DSP芯片与所述接口单元连接；所述光接收组件采用雪崩光电二极管；
所述光发射单元包括信号放大器、EML调制器、光复用器，所述信号放大器、所述EML调制器、所述光复用器依次连接，所述信号放大器与所述接口单元连接。
优选的，所述光接收组件包括雪崩光电二极管、跨阻放大器、温度检测反馈电路；所述温度检测反馈电路用于调整所述雪崩光电二极管的温度，使所述雪崩光电二极管维持温度稳定。
优选的，所述温度检测反馈电路包括热敏电阻、微控制单元、半导体制冷器，所述热敏电阻采集所述雪崩光电二极管的温度信息，并将所述温度信息转换成电信号输入至所述微控制单元，所述微控制单元控制所述半导体制冷器以维持所述雪崩光电二极管的温度稳定。
优选的，所述光接收组件还包括滤波单元，所述滤波单元分别与所述雪崩光电二极管、所述跨阻放大器连接。
优选的，所述光接收组件还包括隔直单元，所述隔直单元与所述跨阻放大器的输出端连接。
优选的，所述接口单元为38pin引脚接口。
优选的，所述信号放大器为4路25G Driver组件，所述EML调制器为4路25G EMLMOD组件。
优选的，所述雪崩光电二极管为4路APD组件，所述跨阻放大器为4路25G TIA组件。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在本申请实施例中，光发射单元与接口单元为多路高速电信号连接，光发射单元将输入的电信号转换为光信号输出；光接收单元与接口单元为多路高速电信号连接，光接收单元将输入的光信号转换为电信号输出；光接收单元中的光接收组件采用雪崩光电二极管，雪崩光电二极管相对于PIN光电二极管，能够有效提高接收灵敏度，从而实现100G小型化光模块的远距离数据传输。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种远距离传输的100G小型化光模块的功能示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种远距离传输的100G小型化光模块的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种远距离传输的100G小型化光模块中一路光接收组件的结构示意图。
其中，1-接口单元、2-光发射单元、3-光接收单元；
14-信号放大器、15-EML调制器、16-光复用器、17-DSP芯片、18-ADC转换器、19-光接收组件、20-光解复用器；
191-雪崩光二极管、192-滤波单元、193-跨阻放大器、194-隔直单元、195-热敏电阻、196-微控制单元、197-半导体制冷器。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种远距离传输的100G小型化光模块，解决了现有技术中100G光模块难以在小型化、低功耗的情况下进行远距离传输的问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种远距离传输的100G小型化光模块，包括：光接收单元、接口单元、光发射单元；
所述光接收单元包括DSP芯片、ADC转换器、光接收组件、光解复用器，所述DSP芯片、所述ADC转换器、所述光接收组件、所述光解复用器依次连接，所述DSP芯片与所述接口单元连接；所述光接收组件采用雪崩光电二极管；
所述光发射单元包括信号放大器、EML调制器、光复用器，所述信号放大器、所述EML调制器、所述光复用器依次连接，所述信号放大器与所述接口单元连接。
本实用新型中光发射单元与接口单元为多路高速电信号连接，光发射单元将输入的电信号转换为光信号输出；光接收单元与接口单元为多路高速电信号连接，光接收单元将输入的光信号转换为电信号输出；光接收单元中的光接收组件采用雪崩光电二极管，雪崩光电二极管相对于PIN光电二极管，能够有效提高接收灵敏度，从而实现100G小型化光模块的远距离数据传输。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本实用新型提供的一种远距离传输的100G小型化光模块包括接口单元1、光发射单元2以及光接收单元3；其中，所述光发射单元2与所述接口单元1为多路高速电信号连接，所述光发射单元2将输入的电信号转换为光信号输出；所述光接收单元3与所述接口单元1为多路高速电信号连接，所述光接收单元3将输入的光信号转换为电信号输出。
具体的实施方式如图2所示，所述接口单元1为38pin引脚接口；所述光发射单元2为信号放大器14，EML调制器15以及光复用器16集成，所述信号放大器14、所述EML调制器15、所述光复用器16依次连接导通，所述信号放大器14与所述接口单元1连接。
所述光接收单元3包括DSP芯片17，ADC转换器18，光接收组件19以及光解复用器20，所述DSP芯片17、所述ADC转换器18、所述光接收组件19、所述光解复用器20依次连接，所述DSP芯片17与所述接口单元1连接；所述光接收组件19将所述光解复用器20输出的光信号转换成电信号输入给所述ADC转换器18。
其中，所述信号放大器可以为4路25G Driver组件，所述EML调制器可以为4路25GEML MOD组件。
如图3所示，所述光接收组件19包括雪崩光电二极管191、跨阻放大器193、温度检测反馈电路；所述温度检测反馈电路用于调整所述雪崩光电二极管191的温度，使所述雪崩光电二极管191维持温度稳定。
所述温度检测反馈电路包括热敏电阻195、微控制单元196、半导体制冷器197，所述热敏电阻195采集所述雪崩光电二极管191的温度信息，并将所述温度信息转换成电信号输入至所述微控制单元196，所述微控制单元196控制所述半导体制冷器197以维持所述雪崩光电二极管191的温度稳定。
其中，所述雪崩光电二极管可以为4路APD组件，所述跨阻放大器可以为4路25GTIA组件。
优选的情况，所述光接收组件19还包括滤波单元192，所述滤波单元192分别与所述雪崩光电二极管191、所述跨阻放大器193连接。
优选的情况，所述光接收组件19还包括隔直单元194，所述隔直单元194与所述跨阻放大器193的输出端连接。所述隔直单元194可以有效防止所述跨阻放大器193对其后级静态工作点的影响。
在本实用新型实例中，所述光发射单元2的功能是将4路差分25G信号通过所述接口单元1输入到所述信号放大器(25G Driver)14转换成4路25G电信号后放大，以达到所述EML调制器(25G EML MOD)15的入口电压值，接着所述EML调制器15将4路25G电信号调制成4路25G光信号，并输出到所述光复用器16复用出1路100G光信号输出。其中，所述信号放大器14具有低时延、低噪声及线性放大功能，所述EML调制器15可以采用单片集成方案，也可采用4路分离方案。
在本实用新型实例中，所述光接收单元3的功能包括：所述光解复用器20将输入的100G光信号变成4路25G光信号，4路25G光信号进入所述光接收组件19转换为4路25G电信号输出，电信号进入所述ADC转换器18进行A/D转换，由模拟信号转换成数字信号输出，然后所述DSP芯片17对数字信号进行最大似然序列估计算法处理，恢复出4路25G电信号，并将这4路25G电信号转换成4路25G差分信号输出到所述接口单元1。其中，A/D转换的采样率可以是1sample/symbol，或者2sample/symbol，量化电平根据传输距离及解码复杂程度应予综合考虑。
特别的，所述光接收组件19实现光电转换参阅图3，其中雪崩光二极管191将输入的光转换成光电流IP(未倍增的初始光电流)并放大得到雪崩增益后输出的平均光电流IM：
IM＝M×IP
其中，M为雪崩光二极管的电流增益倍增因子，为使光电流无衰通过，在雪崩光二极管后接入滤波单元，电流信号经过高通滤波后，进入跨阻放大器得到模拟电压信号UM输出：
UM＝IM×Rf
其中，Rf为跨阻放大器的频带跨阻增益，考虑到共模电压与噪声影响，跨阻放大器为差分输出模式，为防止跨阻放大器对其后级静态工作点的影响，在其后增加隔直单元。
特别地，当温度升高时，雪崩光二极管191的非离化散射增大，离化系数降低，增益降低，为保证雪崩光二极管191增益稳定，对其增加温度检测反馈电路，具体如下：
一只所述热敏电阻195采集四路所述雪崩光二极管191的温度信息，转换成电压信号输入到所述微处理单元196，进而控制所述半导体制冷器197，以保证所述雪崩光二极管191稳定在恒定低温。其中，所述热敏电阻195可以贴近四路所述雪崩光二极管191的中间两路雪崩光二极管，四路雪崩光二极管191依次贴在所述半导体制冷器197上，同时对四路所述雪崩光二极191进行低温保持。
利用上述方案，本实施例还提供了使用PIN光电二极管和APD光电二极管的接收总光灵敏度对比，如表一所示，利用本实施例的方案相较于以往的PIN光电二极管，接收灵敏度整体提高了约11dB，适于远距离信息传输。
表一PIN光电二极管和APD光电二极管的接收总光灵敏度对比
本实用新型采用雪崩光电二极管探测光信号，能够有效提高接收灵敏度。采用雪崩光电二极管将接收的光信号转化成电信号，并由热敏电阻将雪崩光电二极管的内部温度上报给微处理单元，微处理单元根据实时温度控制半导体制冷器，使得雪崩光电二极管保持在雪崩倍增状态，保证对微弱信号的有效探测。本实用新型提供的100G小型化光模块具有较高的灵敏度，有效传输距离达到30-40km。
本实用新型实施例提供的一种远距离传输的100G小型化光模块至少包括如下技术效果：
在本申请实施例中，光发射单元与接口单元为多路高速电信号连接，光发射单元将输入的电信号转换为光信号输出；光接收单元与接口单元为多路高速电信号连接，光接收单元将输入的光信号转换为电信号输出；光接收单元中的光接收组件采用雪崩光电二极管，雪崩光电二极管相对于PIN光电二极管，能够有效提高接收灵敏度，从而实现100G小型化光模块的远距离数据传输。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种远距离传输的100G小型化光模块，其特征在于，包括：光接收单元、接口单元、光发射单元；
所述光接收单元包括DSP芯片、ADC转换器、光接收组件、光解复用器，所述DSP芯片、所述ADC转换器、所述光接收组件、所述光解复用器依次连接，所述DSP芯片与所述接口单元连接；所述光接收组件采用雪崩光电二极管；
所述光发射单元包括信号放大器、EML调制器、光复用器，所述信号放大器、所述EML调制器、所述光复用器依次连接，所述信号放大器与所述接口单元连接。
2.根据权利要求1所述的远距离传输的100G小型化光模块，其特征在于，所述光接收组件包括雪崩光电二极管、跨阻放大器、温度检测反馈电路；所述温度检测反馈电路用于调整所述雪崩光电二极管的温度，使所述雪崩光电二极管维持温度稳定。
3.根据权利要求2所述的远距离传输的100G小型化光模块，其特征在于，所述温度检测反馈电路包括热敏电阻、微控制单元、半导体制冷器，所述热敏电阻采集所述雪崩光电二极管的温度信息，并将所述温度信息转换成电信号输入至所述微控制单元，所述微控制单元控制所述半导体制冷器以维持所述雪崩光电二极管的温度稳定。
4.根据权利要求2所述的远距离传输的100G小型化光模块，其特征在于，所述光接收组件还包括滤波单元，所述滤波单元分别与所述雪崩光电二极管、所述跨阻放大器连接。
5.根据权利要求2所述的远距离传输的100G小型化光模块，其特征在于，所述光接收组件还包括隔直单元，所述隔直单元与所述跨阻放大器的输出端连接。
6.根据权利要求1所述的远距离传输的100G小型化光模块，其特征在于，所述接口单元为38pin引脚接口。
7.根据权利要求1所述的远距离传输的100G小型化光模块，其特征在于，所述信号放大器为4路25G Driver组件，所述EML调制器为4路25G EML MOD组件。
8.根据权利要求2所述的远距离传输的100G小型化光模块，其特征在于，所述雪崩光电二极管为4路APD组件，所述跨阻放大器为4路25G TIA组件。
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| CN201820426544.8U CN207968495U (zh) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 一种远距离传输的100g小型化光模块 |
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Cited By (1)
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| CN113259013A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-13 | 希烽光电科技(南京)有限公司 | 一种单波长100g长距离光模块 |
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2018
- 2018-03-28 CN CN201820426544.8U patent/CN207968495U/zh active Active
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| CN113259013B (zh) * | 2021-05-12 | 2022-07-08 | 希烽光电科技(南京)有限公司 | 一种单波长100g长距离光模块 |
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