CN210469328U - 一种高速率光通信模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高速率光通信模块，包括发射器件、接收器件、用于与外部设备通信的控制器和用于连接外部光纤的光接口；发射器件包含多路输出链路，每路输出链路均具有EA驱动电路、LD激光二极管、EA电吸收芯片；每路输出链路中，LD激光二极管与外部电流源相接，控制器经EA驱动电路连接至EA电吸收芯片的输入端；各路输出链路中EA电吸收芯片的输出端分别对准光接口中的光信号输入端；接收器件包含多路输入链路，每路输入链路均具有PD光电二极管、TIA放大器；每路输入链路中，PD光电二极管的输出端经TIA放大器连接至所述控制器；各路输入链路中PD光电二极管的受光端分别对准光接口中的光信号输出端。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高速率光通信模块。
背景技术
随着人们对于网络数据要求的日益增多，为了实现更高的吞吐量，现实数据业务促使数据中心向更高速率的互联网络演进，因而目前大量使用的100G光模块也势必向更高速率发展，为此，待需开发一种高速率光通信模块。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种光通信模块的硬件结构，待软件工程师对其中控制器编程后，光通信模块具有高速率通信特点。
为此，提供一种高速率光通信模块，包括发射器件、接收器件、用于与外部设备通信的控制器和用于连接外部光纤的光接口；
发射器件包含多路输出链路，每路输出链路均具有EA驱动电路、LD激光二极管、EA电吸收芯片；每路输出链路中，LD激光二极管与外部电流源相接，控制器经EA驱动电路连接至EA电吸收芯片的输入端；各路输出链路中EA电吸收芯片的输出端分别对准光接口中的光信号输入端；
接收器件包含多路输入链路，每路输入链路均具有PD光电二极管、TIA放大器；每路输入链路中，PD光电二极管的输出端经TIA放大器连接至所述控制器；各路输入链路中PD光电二极管的受光端分别对准光接口中的光信号输出端。
进一步地，每路输出链路还具有用于检测LD激光二极管发光功率的LDPD光电二极管，LDPD光电二极管与控制器电连接。
进一步地，每路输出链路还具有COC芯片载体，所述LDPD光电二极管集成在COC芯片载体上。
进一步地，每个LD激光二极管的外表面均贴附TEC电制冷器。
进一步地，每路输出链路还具有COC芯片载体，所述LD激光二极管、EA电吸收芯片集成在COC芯片载体上
进一步地，每路输出链路还具有球透镜，球透镜位于EA电吸收芯片输出的光路上从而将EA电吸收芯片输出的光信号聚焦后耦合到所述光接口。
进一步地，所述光接口具体是MPO接口，外部光纤通过绕纤方式接入到MPO接口上，MPO接口的部分线芯作为所述光信号输入端，另外部分线芯作为所述光信号输出端。
进一步地，所述控制器具体是DSP芯片。
进一步地，光通信模块的封装形式是QSFP DD封装，所述发射器件、接收器件、控制器和光接口位于QSFP DD封装内部。
进一步地，所述发射器件、接收器件、控制器和光接口以COB方式贴装固定在QSFPDD封装内部。
有益效果：
待软件工程师对其中控制器编程后，本实用新型的光通信模块能实现发射和接收各多路单模并行，可实现单一模块的高速率传输，提高单模块容量。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本实用新型的QSFP DD 400G DR4光通信模块的系统框图；
图2为本实用新型的EA驱动芯片的电路示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
本实施例的QSFP DD 400G DR4光通信模块采用QSFP DD封装，QSFP DD封装内部设有如图1所示的SP芯片1、发射器件、接收器件和光接口5，各部分采用COB方式贴装固定在QSFP DD封装内部，保证光通信模块的整体稳定性、体积小。
DSP芯片1为常规数字信号处理芯片与外部设备通信，用于根据外部设备的指令完成光通信模块的处理和转换数字信号任务。
发射器件的作用是完成电信号到光信号的转换，其比特率为106Gbps，主要包含四个EA驱动电路2、四个COC芯片载体3。
每个EA驱动电路2均如图2所示，采用驱动芯片构成，驱动芯片与DSP芯片1进行通信，从而受DSP芯片1控制输出电信号。
见图1，四个COC芯片载体3上均集成有图中未示出的LD激光二极管、LDPD光电二极管和EA电吸收芯片。
其中，四个LD激光二极管均与外部电流源相接从而取电产生四路激光。
四个LDPD光电二极管分别与DSP芯片1电连接，用于分别检测四个LD的功率给DSP芯片1实现功率控制(LDPD光电二极管可以将光转变为电流，根据电流得到光功率的大小)。
四个EA电吸收芯片的输入端分别与四个EA驱动电路2的输出端电连接，用于将EA驱动电路2输出的电信号加载到LD激光二极管输出的激光上形成光信号。
光接口5采用单排12芯的MPO接口(多芯光纤连接器)，单模光纤通过绕纤的方式接入到MPO接口上。MPO接口的其中4线芯作为光信号的输入端，用于分别对准四个EA电吸收芯片的输出端，从而将四个EA电吸收芯片输出的光信号耦合到单模光纤中。
进一步地，在四个EA电吸收芯片输出的光路上分别设置球透镜4，球透镜4作为光学元器件，起到光学聚焦的作用，将光信号聚焦后耦合到单模光纤中，提升耦合功率。
进一步地，对每个LD激光二极管，在其外表面贴附TEC电制冷器，TEC电制冷器用于在外部环境温度变化的情况下保证LD的恒温，使LD不受外界温度变化影响而具有较高的性能。
光通信模块发送光信号的过程如下：
电流源输入电流驱动四个LD发出激光，同时外部设备输出8路53Gbps PAM4电数据信号给到DSP芯片1，DSP芯片1将其转换为4路106Gbps PAM4电信号分别给四个驱动芯片，控制四个驱动芯片分别输出四路电信号给四个EA电吸收芯片，通过四个EA电吸收芯片使光加载信号从而形成4路106Gbps PAM4光信号耦合到单模光纤中，实现信号的电光转换。
见图1，接收器件的作用是完成光信号到电信号的转换，主要包含四个PD光电二极管6和一个四路TIA放大器7。
MPO接口的另外4线芯作为光信号的输出端，用于分别对准四个PD光电二极管6的受光端。四个PD光电二极管6用于将四路光信号转变为四路光电流信号，其分别与四路TIA放大器7中四个输入端相接。四路TIA放大器7用于将四路光电流信号转换为四路电压信号，其四个输出端分别电连接DSP芯片1。
光通信模块接收光信号的过程如下：
4路106Gbps PAM4光信号通过光接口5分别进入到四个PD光电二极管6中转换为四路光电流信号，输入到四路TIA放大器7转换为四路电压信号给到DSP芯片1，DSP芯片1将信号转换为8路53Gbps PAM4电数据信号输出到外部设备，实现信号的光电转换。
本实施例的QSFP DD 400G DR4光通信模块具有如下优势：
1.采用MPO设计，实现发射和接收各4路单模并行，可实现单一模块的400G传输，提高单模块容量；
2.使用DSP及TEC使模块具有良好光电性能及更宽的工作温度范围；
3.通过COB方案设计，减少加工成本，产品稳定性和一致性得到提升；
4.通过QSFP DD封装，使产品体积小且兼容性好；
5.通过采用COC芯片载体高度集成LD、EA及LDPD，实现电路优化，减少功耗。
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 (10)
1.一种高速率光通信模块，其特征是：
包括发射器件、接收器件、用于与外部设备通信的控制器和用于连接外部光纤的光接口；
发射器件包含多路输出链路，每路输出链路均具有EA驱动电路、LD激光二极管、EA电吸收芯片；每路输出链路中，LD激光二极管与外部电流源相接，控制器经EA驱动电路连接至EA电吸收芯片的输入端；各路输出链路中EA电吸收芯片的输出端分别对准光接口中的光信号输入端；
接收器件包含多路输入链路，每路输入链路均具有PD光电二极管、TIA放大器；每路输入链路中，PD光电二极管的输出端经TIA放大器连接至所述控制器；各路输入链路中PD光电二极管的受光端分别对准光接口中的光信号输出端。
2.根据权利要求1所述的高速率光通信模块，其特征是，每路输出链路还具有用于检测LD激光二极管发光功率的LDPD光电二极管，LDPD光电二极管与控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的高速率光通信模块，其特征是，每路输出链路还具有COC芯片载体，所述LDPD光电二极管集成在COC芯片载体上。
4.根据权利要求1或2所述的高速率光通信模块，其特征是，每个LD激光二极管的外表面均贴附有TEC电制冷器。
5.根据权利要求1或3所述的高速率光通信模块，其特征是，每路输出链路还具有COC芯片载体，所述LD激光二极管、EA电吸收芯片集成在COC芯片载体上。
6.根据权利要求1所述的高速率光通信模块，其特征是，每路输出链路还具有球透镜，球透镜位于EA电吸收芯片输出的光路上从而将EA电吸收芯片输出的光信号聚焦后耦合到所述光接口。
7.根据权利要求1所述的高速率光通信模块，其特征是，所述光接口具体是MPO接口，外部光纤通过绕纤方式接入到MPO接口上，MPO接口的部分线芯作为所述光信号输入端，另外部分线芯作为所述光信号输出端。
8.根据权利要求1所述的高速率光通信模块，其特征是，所述控制器具体是DSP芯片。
9.根据权利要求1所述的高速率光通信模块，其特征是，光通信模块的封装形式是QSFPDD封装，所述发射器件、接收器件、控制器和光接口位于QSFP DD封装内部。
10.根据权利要求9所述的高速率光通信模块，其特征是，所述发射器件、接收器件、控制器和光接口以COB方式贴装固定在QSFP DD封装内部。
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