CN209731254U - 一种多通道qsfp dd光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种传输速率高、成本低的多通道QSFP DD光模块，该光模块包括用于外接的MPO接口；包括LD驱动电路和至少五路发射器件，每路发射器件包含有TO激光器、光纤端头和输出光纤，所述输出光纤的一端通过光纤端头直接固定在TO激光器上，其另一端连接MPO接口，所述LD驱动电路分别连接各路发射器件中的TO激光器；包括接收器件，所述接收器件包含有PD阵列、TIA放大器和多条输入光纤，PD阵列具有至少五个光口，各条输入光纤的一端分别连接MPO接口，各条输入光纤的另一端分别与所述光口耦合在一起，所述PD阵列的输出端与TIA放大器的输入端连接。

Description

一种多通道QSFP DD光模块

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及一种多通道QSFP DD光模块。

背景技术

现有技术中的QSFP+或者QSFP28封装的光模块都四通道接口，可支持以每通道10Gbps或者25Gbps的速度进行四通道的数据传输，但随着人们对网络的要求越来远高，四通道的光模块已经逐步满足不了网络传输速率的需求。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种传输速率高、成本低的QSFP DD光模块。

为此，提出一种多通道QSFP DD光模块，

包括用于外接的MPO接口，可实现多路单模同时传输；

包括LD驱动电路和至少五路发射器件，每路发射器件包含有TO激光器、光纤端头和输出光纤，所述输出光纤的一端通过光纤端头直接固定在TO激光器上，其另一端连接MPO接口，所述LD驱动电路分别连接各路发射器件中的TO激光器，所述TO激光器具有球透镜、管帽、管座，管帽倒扣在管座上从而形成密闭空间，密闭空间中设有用于产生激光的LD芯片，LD芯片与所述LD驱动电路电连接，管帽顶部具有通孔，球透镜通过该通孔固定在管帽顶部，从而将PD芯片所产生的激光聚焦到所述输出光纤中；

包括接收器件，所述接收器件包含有PD阵列、TIA放大器和多条输入光纤，PD阵列具有至少五个光口，各条输入光纤的一端分别连接MPO接口，各条输入光纤的另一端分别与所述光口耦合在一起，所述PD阵列的输出端与TIA放大器的输入端连接。

可选地，所述接收器件包含有LA放大器，LA放大器的输入端与TIA放大器的输出端相接。

可选地，光模块还包括MCU发接收芯片，所述MCU发接收芯片与LA放大器的输出端电连接。

可选地，光模块还包括MCU发射芯片，所述MCU发射芯片与LD驱动电路电连接。

可选地，所述LD驱动电路、发射器件和接收器件均设于PCB电路板上，所述PCB电路板上设有柔性电路板，所述LD驱动电路通过柔性电路板分别连接各路发射器件中的TO激光器。

可选地，所述密闭空间中设有用于监视LD芯片出光功率的PD芯片，所述LD驱动电路具有APC电路，PD芯片与APC电路电连接。

可选地，所述PD阵列具体包含八个光口，所述TIA放大器及LA放大器分别为四通道器件，TIA放大器及LA放大器具有两组，所述发射器件具体有八路。

有益效果：

本实用新型的QSFP DD光模块通过采用MPO设计，使多路发射器件并行实现数据传输，从而提高光模块的传输速率及单位传输容量，以满足目前的市场需要；通过TO激光器来进行激光产生，并利用其顶部具有球透镜的特点来将激光直接耦合到输出光纤中，以此省略耦合器件，实现成本降低、体积减少。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型的QSFP DD光模块的爆炸图；

图2示出了PCB电路板及MPO接口正面放大后的结构示意图；

图3示出了TO激光器放大后的结构示意图；

图4示出了PCB电路板及MPO接口背面放大后的结构示意图；

图5示出了本实用新型的QSFP DD光模块的连接框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

见图1，本实施例的QSFP DD光模块设有常规的上盖1、底座4及把手5，由于是现有技术，本文不对其结构及位置关系进行赘述。上盖1和底座4之间装载有PCB电路板2及可支持一列或多列光纤在同一个接口内的MPO接口3。

见图5，PCB电路板2上设有一个型号为EFM8LB1-32的低功耗MCU发射芯片201和四个常规的双通道LD驱动电路202，MCU发射芯片201分别与四个LD驱动电路202通信。见图2，PCB电路板2的正面设有八路发射器件A，其中每路发射器件A由一个常规TO激光器22、一个光纤端头23和一条单模的输出光纤241组成。其中，TO激光器22采用TO38封装结构，见图3，其具有球透镜221、管帽222、管座223，管帽222倒扣在管座223上从而形成密闭空间，密闭空间设有图中未示出的常规的LD芯片、PD芯片，其中LD芯片与LD驱动电路202电连接，LD芯片受控于LD驱动电路202进行电光转换从而产生激光，PD芯片用于监视LD芯片的出光功率，起反馈控制作用。管帽222顶部具有通孔，球透镜221通过该通孔固定在管帽222顶部的中央处，从而将PD芯片所产生的激光聚焦，见图2，将每路发射器件A的输出光纤241的一端经光纤端头23直接固定在TO激光器22上，由于球透镜具有光学聚焦作用，LD芯片产生的激光通过球透镜221可以直接耦合到输出光纤241中，如此就无需再多设耦合器件了，从而实现成本降低；将每路发射器件A的输出光纤241的另一端连接至MPO接口3。

见图2，LD驱动电路202(图中未示出)的各个输出通道通过柔性电路板21分别连接各个TO激光器22，从而为各个TO激光器22提供驱动电流。

工作时，见图5，MCU发射芯片201向LD驱动电路202写入数据，从而控制LD驱动电路202输出的驱动电流，驱动电流被传输到TO激光器22上，驱动其LD芯片发出带有数据调制信号的激光给MPO接口3，由MPO接口3将激光信号传输给外界设备。过程中TO激光器22的PD芯片监视LD芯片的发光功率，并经LD驱动电路202反馈给LD驱动电路202上的常规APC电路，由于APC电路具有根据反馈动态调节驱动电流大小的能力，其能保证LD芯片的发光功率保持恒定，具体地，当LD芯片的发光变大时，PD芯片的输出电流变大，APC电路根据反馈控制LD驱动电路202减小加给LD芯片的驱动电流，以使LD芯片的发光变小；反而，当LD芯片的发光变小时，LD驱动电路202增加驱动电流以增大LD芯片的发光，从而保证LD芯片的发光功率保持恒定。

见图5，PCB电路板2上还设有一个型号为GN1090的低功耗MCU接收芯片28，见图4，PCB电路板2的背面有接收器件B，具体地，接收器件B设有单模输入光纤242、PD阵列25、四通道TIA放大器26和四通道LA放大器27，PD阵列25具体由两个四通道PD ARRAY组成，从而具有八个光口，输入光纤242有八条，八条输入光纤242的一端分别连接MPO接口3，八条输入光纤242的另一端分别和PD array的八个光口通过耦合机台耦合在一起，使得PD阵列25实现光电转换功能；TIA放大器26和LA放大器27各有两个，两个TIA放大器26的输出端分别连接两个LA放大器27的输入端，从而组成两个LA+TIA阵列，LA+TIA阵列中，两个LA放大器27的输出端各自连接到图4中的MCU接收芯片28上，PD阵列25与LA+TIA阵列均采用COB设计，以实现体积小、加工成本降低的优势，这两个阵列通过耦合机台进行耦合，使PD阵列25的各个输出端分别与TIA放大器26的各个输入端连接在一起。

工作时，见图5，PD阵列25从MPO接口3处接收激光信号，通过其内部的PD管转换为电信号，电信号输入到TIA放大器26进行前置放大，TIA放大器26自身具备AGC功能，能对小功率激光信号转换后的小幅度电信号采用大增益的放大倍数，而对大功率激光信号转换后的大幅度信号采用小增益的放大倍数，从而使其输出的电信号幅度波动平稳，LA放大器27接收经TIA放大器26放大后的信号进行二级放大，然后将信号输出到MCU接收芯片28中进行处理。这样，从MPO接口3处接收到激光信号经上述光电转换及二级放大后，在LA放大器27的输出端处保持恒定的输出，不会随输入的激光信号的大小变化而波动。

本实施例的QSFP DD光模块通过采用MPO设计，使八路发射器件A并行实现数据传输，光模块的传输速率可达80Gbps，光模块的单位传输容量提高，以满足目前的市场需要；通过采用COB方案对PD阵列2与LA+TIA阵列进行设计，以减少两者的体积及加工成本；通过采用低功耗芯片和电路优化，减少光模块的功耗；通过TO激光器22来进行激光产生，并利用其顶部具有球透镜221的特点来将激光直接耦合到输出光纤241中，以此省略耦合器件，实现成本降低、体积减少。

需要说明的是，MCU发射芯片201及MCU接收芯片28也可以外置。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种多通道QSFP DD光模块，其特征是：

包括用于外接的MPO接口；

包括LD驱动电路和至少五路发射器件，每路发射器件包含有TO激光器、光纤端头和输出光纤，所述输出光纤的一端通过光纤端头直接固定在TO激光器上，其另一端连接MPO接口，所述LD驱动电路分别连接各路发射器件中的TO激光器，所述TO激光器具有球透镜、管帽、管座，管帽倒扣在管座上从而形成密闭空间，密闭空间中设有用于产生激光的LD芯片，LD芯片与所述LD驱动电路电连接，管帽顶部具有通孔，球透镜通过该通孔固定在管帽顶部，从而将PD芯片所产生的激光聚焦到所述输出光纤中；

包括接收器件，所述接收器件包含有PD阵列、TIA放大器和多条输入光纤，PD阵列具有至少五个光口，各条输入光纤的一端分别连接MPO接口，各条输入光纤的另一端分别与所述光口耦合在一起，所述PD阵列的输出端与TIA放大器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征是：所述接收器件包含有LA放大器，LA放大器的输入端与TIA放大器的输出端相接。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征是：还包括MCU发接收芯片，所述MCU发接收芯片与LA放大器的输出端电连接。

4.根据权利要求1或3所述的光模块，其特征是：还包括MCU发射芯片，所述MCU发射芯片与LD驱动电路电连接。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征是：所述LD驱动电路、发射器件和接收器件均设于PCB电路板上，所述PCB电路板上设有柔性电路板，所述LD驱动电路通过柔性电路板分别连接各路发射器件中的TO激光器。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征是：所述密闭空间中设有用于监视LD芯片出光功率的PD芯片，所述LD驱动电路具有APC电路，PD芯片与APC电路电连接。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征是：所述PD阵列具体包含八个光口，所述TIA放大器及LA放大器分别为四通道器件，TIA放大器及LA放大器具有两组，所述发射器件具体有八路。