專利名稱：一種長距離sfp+光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光纖通信領(lǐng)域，尤其是一種支持長距離信號傳輸?shù)腟FP+光模塊。
背景技術(shù)：
文中技術(shù)術(shù)語解釋ADC (Analog to Digital Converter)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換APC (Automatic Power Control)自動功率控制APD (Avalanche Photo Diode)雪崩光電二極管CffDM (Coarse wavelength division multiplexing)稀疏波分復用DAC (Digital to Analog Converter)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換DWDM (Dense wavelength division multiplexing)密集波分復用EML (Electroabsorption-Modulated-Laser)電吸收調(diào)制激光器ROSA (Receiver Optical Sub-Assembly)光發(fā)模塊接口組件SFP (Small From-Factor Pluggable Plus)小型可插拔光模塊SFP+ (Small From-Factor Pluggable Plus)增強型小型可插拔光模塊TIA (Trans-Impedance Amplifier)跨阻放大器TEC (Thermal electronic cooler)熱電制冷器SFP+ ER傳輸距離大于40km的SFP+光模塊SFP+ ZR傳輸距離大于70km的SFP+光模塊。SFP+光模塊是在SFP光模塊的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。為了適應(yīng)更高的數(shù)據(jù)速率， SFF(Small Form Factor)委員會定義了最大支持11. l(ibps的SFP+光模塊。SFP+光模塊的主要技術(shù)標準為SFF-8431規(guī)范和SFF-8432規(guī)范。SFF-8431主要定義了 SFP+光模塊的電氣接口特性，SFF-8432主要定義了 SFP+光模塊插座和屏蔽罩等的機械規(guī)格要求。隨著光纖通信的發(fā)展，光傳輸系統(tǒng)對光模塊提出了更高的要求。光模塊逐漸向小尺寸、低功耗、大容量、低成本方向發(fā)展。SFP+光模塊相比更早的XFP光模塊，外形要小很多。在10G速率長距離傳輸條件下，如SFP+ ER (40km傳輸距離)、SFP+ ZR (80km傳輸距離)及長距離的SFP+ CffDM和DWDM模塊，一般都采用帶制冷器的EML激光器，功耗較大，但由于SFP+光模塊體積較小，散熱將是一個嚴重的問題。如果功耗大，熱量又不能很好地散發(fā)出去，將導致SFP+光模塊內(nèi)部溫度較高，使模塊性能下降，光器件壽命減少，嚴重情況下將使光模塊的關(guān)鍵器件由于溫度過高而損壞。

實用新型內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種能夠有效降低光模塊內(nèi)部溫度的低功耗的支持長距離信號傳輸?shù)腟FP+光模塊。本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的包括激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元、微控制器單元、電源、上位機接口電路、光發(fā)送接口組件與光接收接口組件，所述微控制器單元同時與激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元有信號連接，微控制器單元與上位機接口電路有信號連接，用于分別實現(xiàn)激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元的控制與監(jiān)測；激光驅(qū)動器單元與上位機接口電路有信號連接，激光驅(qū)動器單元還與與光發(fā)送接口組件有信號連接；限幅放大器單元與上位機接口電路有信號連接，限幅放大器單元還與光接收接口組件有信號連接；電源用于提供微控制器單元、激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元、光發(fā)送接口組件與光接收接口組件的工作電源，此外還包括光發(fā)送組件溫度采集電路、熱電制冷器與第一 DA 轉(zhuǎn)換器；熱電制冷器具有電流控制端；熱電制冷器用于給光發(fā)送組件加溫或者降溫； 所述光發(fā)送接口組件光溫度采集電路用于采集光發(fā)送接口組件內(nèi)部的溫度，光發(fā)送組件溫度采集電路輸出的溫度信號傳至微控制器單元；所述第一 DA轉(zhuǎn)換器的輸入端與微控制器單元連接，第一 DA轉(zhuǎn)換器的輸出端與熱電制冷器的電流控制端連接。本實用新型的附加技術(shù)方案為優(yōu)選地，所述光發(fā)送組件溫度采集電路為第一直流電壓源、第一熱敏電阻、第一分壓電阻構(gòu)成的串聯(lián)閉合電路，所述長距離SFP+光模塊還包括第一 AD轉(zhuǎn)換器，所述第一 AD轉(zhuǎn)換器用于采集第一熱敏電阻上的電壓，第一 AD轉(zhuǎn)換器的輸出端與微控制器單元連接。優(yōu)選地，所述光接收接口組件為APDTIA型光接收接口組件，且所述長距離SFP+光模塊還包括光接收接口組件溫度采集電路、APD高壓控制單元與第二 DA轉(zhuǎn)換器；APD高壓控制單元具有電壓輸入端、電壓輸出端；所述光接收接口組件溫度采集電路用于采集光接收接口組件內(nèi)部的溫度，光接收接口組件溫度采集電路輸出的溫度信號傳至微控制器單元；所述第二 DA轉(zhuǎn)換器的信號輸入端與微控制器單元連接，第二 DA轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與APD高壓控制單元的電壓輸入端連接；APD高壓控制單元的電壓輸出端輸出的電壓提供APDTIA型光接收接口組件中的APD光電二極管反向擊穿電壓。優(yōu)選地，所述光接收組件溫度采集電路為第二直流電壓源、第二熱敏電阻、第二分壓電阻構(gòu)成的串聯(lián)閉合電路，所述長距離SFP+光模塊還包括第二 AD轉(zhuǎn)換器，所述第二 AD 轉(zhuǎn)換器用于采集第二熱敏電阻上的電壓，并將第二熱敏電阻上的電壓信號傳輸至微控制器單元。優(yōu)選地，所述APD高壓控制單元具有監(jiān)測電流輸出端，所述長距離SFP+光模塊還包括第三AD轉(zhuǎn)換器，所述監(jiān)測電流輸出端與第三AD轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第三AD轉(zhuǎn)換器的輸出端與微控制器單元連接。優(yōu)選地，所述激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元采用激光器驅(qū)動及限幅放大一體化集成芯片實現(xiàn)。優(yōu)選地，所述第一 AD轉(zhuǎn)換器、第二 AD轉(zhuǎn)換器與第三AD轉(zhuǎn)換器集成于所述的微控制器單元上。優(yōu)選地，所述激光驅(qū)動器單元為EML激光驅(qū)動器，所述光發(fā)送接收組件中的激光器為EML激光器。優(yōu)選地，所述激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元采用激光器驅(qū)動及限幅放大一體化集成芯片實現(xiàn)。優(yōu)選地，所述上位機接口電路為20腳金手指連接器。[0034]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型有益效果是1、本實用新型的電路方案采用低功耗單片收發(fā)一體的激光器驅(qū)動及限幅放大集成芯片，有效降低光模塊的功耗。2、采用溫度采集電路采集光發(fā)送接口組件內(nèi)部溫度，微控制器單元根據(jù)溫度設(shè)置熱電制冷器的制冷電流，從而穩(wěn)定了發(fā)送接口組件中激光器的溫度，獲得穩(wěn)定波長的光信號。3、本實用新型還針對使用APDTIA型光接收接口組件的SFP+光模塊，增設(shè)了 APD 高壓控制單元，由微控制器單元根據(jù)光接收接口組件內(nèi)的溫度控制APD高壓控制器使其輸出長距離APD 二極管所需的高壓。由于APD光器件的特性是隨著工作溫度變化的，本實用新型通過檢測光接收接口組件的工作溫度，微控制器單元根據(jù)工作溫度精確地調(diào)整APD高壓控制器的輸出電壓，控制高壓范圍，從而提高了 SFP+光模塊的接收靈敏度，使其更好的支持長距離信號傳輸。

圖1是本實用新型總體系統(tǒng)框圖。圖2是SFP+光模塊光發(fā)送信號傳輸示意圖。圖3是SFP+光模塊光接收信號傳輸示意圖。圖4是熱電制冷器部分的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是APD高壓控制單元部分的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細的說明。為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1，本實用新型中的SFP+光模塊包括微控制器單元、電源、激光器驅(qū)動單元、 限幅放大器單元、光發(fā)送接口組件、光接收接口組件，此外還增設(shè)有熱電制冷器、APD高壓控制單元及相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換器與AD轉(zhuǎn)換器，控制器單元用于控制與監(jiān)測激光器驅(qū)動單元、限幅放大器單元、熱電制冷器與APD高壓控制單元。電源用以向SFP+光模塊中的各個用電部件供電。SFP+光模塊的電源為上位機通過20腳金手指連接器提供，利用電容控制MOS管導通的緩啟動方式，在SFP+光模塊接入光纖通信系統(tǒng)時電源緩慢上電，減少在上電瞬間容性負載對上位機的電源產(chǎn)生影響，同時也使本光模塊可靠地上電啟動；電源單元部分對電源進行濾波處理，減少電源上的干擾和噪聲，并產(chǎn)生光發(fā)送接口組件中激光器工作所需的負壓。微控制器單元與20腳金手指連接器相連，通過I2C接口與上位機進行通信；所述激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元采用激光器驅(qū)動及限幅放大一體化集成芯片實現(xiàn)，且激光器驅(qū)動及限幅放大一體化集成芯片中的激光驅(qū)動器單元為EML激光驅(qū)動器，相應(yīng)的光發(fā)送接口組件中的激光器選用EML激光器；此種激光器驅(qū)動及限幅放大一體化集成芯片相對于獨立分開的激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元功耗大大減小。微控制器單元同時通過另外的I2C接口連接激光器驅(qū)動及限幅放大器單元，實現(xiàn)激光器驅(qū)動和限幅放大器單元的控制和監(jiān)測。如圖2，激光驅(qū)動單元通過20腳金手指連接器接收從上位機來的高速電信號，驅(qū)動光發(fā)送接口組件的激光器發(fā)光，實現(xiàn)電信號到光信號的轉(zhuǎn)換，激光驅(qū)動單元監(jiān)視光發(fā)送模塊接口組件的背光電流，進行APC自動功率控制，實現(xiàn)發(fā)送光功率的穩(wěn)定。所述熱電制冷器采用MAX8521或者MAX8520等能夠?qū)崿F(xiàn)電熱制冷作用以及具有制冷控制端的芯片實現(xiàn)。熱電制冷器用于保持光發(fā)送接口組件中的EML激光器的工作溫度恒定，具有供控制器單元控制制冷或制熱程度的電流控制端；所述光發(fā)送接口組件中還設(shè)置有溫度采集電路，用于采集光發(fā)送接口組件內(nèi)部的溫度，光發(fā)送接口組件溫度采集電路輸出的溫度信號傳至微控制器單元。微控制器單元根據(jù)光發(fā)送接口組件的工作溫度設(shè)置熱電制冷器的制冷或制熱電流大小，微控制器單元輸出的TEC電流控制信號通過DA轉(zhuǎn)換器輸出至熱電制冷器的電流控制端連接。如圖4。激光器的輸出光波長會隨溫度而變化，本實用新型通過監(jiān)控光發(fā)送接口組件中EML激光器的工作溫度，根據(jù)SFP+光模塊的相應(yīng)的波長漂移要求，調(diào)整TEC的電流，使熱電制冷器致熱或制冷，從而使得EML激光器工作溫度恒定，使輸出的光波長穩(wěn)定，滿足SFP+ ER/ZR, CffDM或DWDM的波長要求。所述光發(fā)送組件溫度采集電路為一組直流電壓源、熱敏電阻、分壓電阻構(gòu)成的串聯(lián)閉合電路(此部分在圖中已省略)，熱敏電阻的阻值具有隨溫度變化而變化的特性，熱敏電阻上的電壓能夠反映當前的溫度信息，采用一 AD轉(zhuǎn)換器采集熱敏電阻上的電壓并送至微控制器單元。當微控制器單元選用集成了 AD轉(zhuǎn)換器的單片機時，此AD轉(zhuǎn)換器不需在微控制器單元上外接，而直接由微控制器單元提供。目前，光接收接口組件主要有兩種類型，一類是PINTIA型光接收接口組件，一類是APDTIA光接收接口組件。對于APDTIA光接收接口組件，其中的APD光電二極管把接收的光信號轉(zhuǎn)換成高速電信號，經(jīng)過光接收接口組件中跨阻放大器放大給限幅放大器單元， 限幅放大器單元放大后輸出的標準的電信號，通過20腳金手指連接器輸出給上位機。如圖 3。本實用新型針對所述的APDTIA光接收接口組件，設(shè)計了 APD高壓控制單元，并且在光接收接口組件也設(shè)置了溫度采集電路。如圖5。所述光接收組件溫度采集電路為另一組直流電壓源、熱敏電阻、分壓電阻構(gòu)成的串聯(lián)閉合電路，熱敏電阻上的電壓由一 AD轉(zhuǎn)換器采集后輸出至微控制器單元。當微控制器單元選用集成了 AD轉(zhuǎn)換器的單片機時，此AD轉(zhuǎn)換器不需在微控制器單元上外接，而直接由微控制器單元提供。APD高壓控制單元由升壓轉(zhuǎn)換器芯片實現(xiàn)，例如MAX15031等具有等同作用的電路結(jié)構(gòu)均可。APD高壓控制單元具有電壓輸入端、電壓輸出端、監(jiān)測電流輸出端。光接收接口組件光溫度采集電路用于采集光接收接口組件內(nèi)部的溫度，光接收接口組件溫度采集電路輸出的溫度信號傳至微控制器單元；微控制器單元根據(jù)光接收接口組件的工作溫度，輸出適當?shù)碾妷褐?，該電壓值?jīng)過DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬量后送至APD高壓控制單元的電壓輸入端；APD高壓控制單元的電壓輸出端輸出的電壓提供APD光電二極管反向擊穿電壓。APD高壓控制單元的監(jiān)測電流輸出端輸出的電流信號由另一個AD轉(zhuǎn)換器采集后送至微控制器單元。當微控制器單元選用集成了 AD轉(zhuǎn)換器的單片機時，此AD轉(zhuǎn)換器不需在微控制器單元上外接，而直接由微控制器單元提供。APD高壓控制單元的監(jiān)測電流輸出端輸出的電流信號能夠反映APD光電二極管的工作電流的大小，通過所述的監(jiān)測電流輸出端輸出的電流信號，微控制器單元能夠監(jiān)測光接收接口組件的接收光功率，由于APD光電二極管的特性是隨著工作溫度變化的，本實用新型通過根據(jù)光接收接口組件的工作溫度，由微控制器單元進行溫度補償，精確地控制APD高壓控制單元的輸入電壓，使提供給APD光電二極管的高壓在最佳工作點上，提高光接收靈敏度。APD光電二極管的雪崩電壓隨工作溫度變化，最佳的工作點一般在雪崩電壓值減3V左右，通過監(jiān)控APD的工作溫度，控制器控制 DAC的輸出調(diào)整高壓輸出，使高壓在全溫范圍內(nèi)一直處在APD光電二極管的最佳工作點上。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種長距離SFP+光模塊，包括激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元、微控制器單元、電源、上位機接口電路、光發(fā)送接口組件與光接收接口組件，所述微控制器單元同時與激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元有信號連接，微控制器單元與上位機接口電路有信號連接，微控制器單元用于實現(xiàn)激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元的控制與監(jiān)測；激光驅(qū)動器單元與上位機接口電路有信號連接，激光驅(qū)動器單元還與與光發(fā)送接口組件有信號連接；限幅放大器單元與上位機接口電路有信號連接，限幅放大器單元還與光接收接口組件有信號連接； 電源用于提供微控制器單元、激光驅(qū)動器單元、限幅放大器單元、光發(fā)送接口組件與光接收接口組件的工作電源，其特征在于，還包括光發(fā)送組件溫度采集電路、熱電制冷器與第一 DA 轉(zhuǎn)換器；熱電制冷器具有電流控制端；熱電制冷器用于給光發(fā)送組件加溫或者降溫；所述光發(fā)送接口組件光溫度采集電路用于采集光發(fā)送接口組件內(nèi)部的溫度，光發(fā)送組件溫度采集電路輸出的溫度信號傳至微控制器單元；所述第一 DA轉(zhuǎn)換器的輸入端與微控制器單元連接，第一 DA轉(zhuǎn)換器的輸出端與熱電制冷器的電流控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長距離SFP+光模塊，其特征在于，所述光發(fā)送組件溫度采集電路為第一直流電壓源、第一熱敏電阻、第一分壓電阻構(gòu)成的串聯(lián)閉合電路，所述長距離SFP+光模塊還包括第一 AD轉(zhuǎn)換器，所述第一 AD轉(zhuǎn)換器用于采集第一熱敏電阻上的電壓，第一 AD轉(zhuǎn)換器的輸出端與微控制器單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種長距離SFP+光模塊，其特征在于，所述光接收接口組件為APDTIA型光接收接口組件，且所述長距離SFP+光模塊還包括光接收接口組件溫度采集電路、APD高壓控制單元與第二 DA轉(zhuǎn)換器；APD高壓控制單元具有電壓輸入端、電壓輸出端；所述光接收接口組件溫度采集電路用于采集光接收接口組件內(nèi)部的溫度，光接收接口組件光溫度采集電路輸出的溫度信號傳至微控制器單元；所述第二 DA轉(zhuǎn)換器的信號輸入端與微控制器單元連接，第二 DA轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與APD高壓控制單元的電壓輸入端連接；APD高壓控制單元的電壓輸出端輸出的電壓提供 APDTIA型光接收接口組件中的APD光電二極管反向擊穿電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種長距離SFP+光模塊，其特征在于，所述光接收接口組件溫度采集電路為第二直流電壓源、第二熱敏電阻、第二分壓電阻構(gòu)成的串聯(lián)閉合電路，所述長距離SFP+光模塊還包括第二 AD轉(zhuǎn)換器，所述第二 AD轉(zhuǎn)換器用于采集第二熱敏電阻上的電壓，并將第二熱敏電阻上的電壓信號傳輸至微控制器單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的一種長距離SFP+光模塊，其特征在于，所述APD高壓控制單元具有監(jiān)測電流輸出端，所述長距離SFP+光模塊還包括第三AD轉(zhuǎn)換器，所述監(jiān)測電流輸出端與第三AD轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第三AD轉(zhuǎn)換器的輸出端與微控制器單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種長距離SFP+光模塊，其特征在于，所述第一AD轉(zhuǎn)換器、 第二 AD轉(zhuǎn)換器與第三AD轉(zhuǎn)換器集成于所述的微控制器單元上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種長距離SFP+光模塊，其特征在于，所述激光驅(qū)動器單元為EML激光驅(qū)動器，所述光發(fā)送接收組件中的激光器為EML激光器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種長距離SFP+光模塊，其特征在于，所述激光驅(qū)動器單元、 限幅放大器單元采用激光器驅(qū)動及限幅放大一體化集成芯片實現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種長距離SFP+光模塊，其特征在于，所述上位機接口電路為20腳金手指連接器。
專利摘要本實用新型公開了一種長距離SFP+光模塊，涉及光纖通信，旨在提供一種能夠降低光模塊內(nèi)部溫度的低功耗長距離SFP+光模塊，本實用新型的技術(shù)要點在原有的SFP+光模塊上采用EML激光器和驅(qū)動器，增加熱電制冷器、APD高壓控制單元及相應(yīng)的溫度采集電路、DA轉(zhuǎn)換器，控制器單元用于控制與監(jiān)測激光器驅(qū)動單元、限幅放大器單元、熱電制冷器與APD高壓控制單元?？刂破鲉卧謩e根據(jù)光發(fā)送接口組件與光接收接口組件的工作溫度控制熱電制冷器與APD高壓控制單元，使得光發(fā)送接口組件中的激光器的工作溫度穩(wěn)定，從而輸出波長穩(wěn)定的光信號，根據(jù)光接收接口組件的工作溫度對其中的APD光電二極管的反向擊穿電壓進行補償，從而提高接收靈敏度。
文檔編號H04B10/12GK202094892SQ201120165600
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者宛明, 黃小雷 申請人:成都新易盛通信技術(shù)有限公司