專利名稱：一種兼容lr4和er4的40ge cfp光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種兼容LR4和ER4的40GE CFP光模塊技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及以太網(wǎng)光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種兼容LR4和ER4的40GE CFP 光模塊。
背景技術(shù)：
[0002]隨著以太網(wǎng)通信業(yè)務(wù)和應(yīng)用的不斷推出，并且伴隨互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)得不斷提高，當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。特別是以大型數(shù)據(jù)中心和以太網(wǎng)互聯(lián)節(jié)點(diǎn)為代表的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中，傳統(tǒng)的IOGE帶寬已經(jīng)滿足不了實(shí)際需求，不得不開發(fā)下一代高速的40GE/100GE以太網(wǎng)技術(shù)。電氣電子工程師學(xué)會(IEEE:1nstitute of Electrical and Electronics Engineering)組織對40GE/100GE以太網(wǎng)進(jìn)行了定義，并且發(fā)布了 IEEE802. 3ba 標(biāo)準(zhǔn)。[0003]CFP模塊標(biāo)準(zhǔn)是多源協(xié)議組織 (MSA: Mult1-sources Agreement)定義的針對40GE/100GE應(yīng)用的光收發(fā)模塊，其主要特點(diǎn)是小尺寸和支持熱插拔，輸出并行 40GE/100GE信號。同時(shí)為了有針對性地匹配各種獨(dú)立的應(yīng)用場景，定義了三種模塊指標(biāo) 傳輸100米(SR4)，傳輸10公里(LR4)和傳輸40公里(ER4)。[0004]對于并行40GE的CFP模塊，如果要達(dá)到40公里的傳輸距離，必須要使用APD 接收機(jī)，而10公里短距離傳輸?shù)腃FP模塊可以使用PIN接收機(jī)就能達(dá)到系統(tǒng)要求。針對目前的10公里和40公里傳輸應(yīng)用，需要采用兩種不同的設(shè)計(jì)方案，其主要區(qū)別在于[0005]為了提高40公里的傳輸距離，必須要使用APD(雪崩二極管)探測器來提高接收機(jī)靈敏度，而10公里的應(yīng)用就可以直接使用PIN接收機(jī)。因此40GE-LR4和40GE-ER4的唯一區(qū)別就是使用了不同的探測器。由于探測器的不相同，導(dǎo)致光接收電路部分硬件設(shè)計(jì)需要區(qū)別設(shè)計(jì)，40公里方案中需要設(shè)計(jì)4路APD升壓電路提高APD偏置電壓到20伏以上；同時(shí)為了處理溫度變化的挑戰(zhàn)，需要實(shí)時(shí)采集ROSA (光接收機(jī)組件)的溫度并對APD偏壓進(jìn)行修正以達(dá)到最好的接收性能，因此還需要增加溫度采集和APD電壓DAC設(shè)計(jì)電路。[0006]目前也有很多嘗試直接使用PIN探測器應(yīng)用于40GE-ER4模塊，但是需要更加復(fù)雜的高頻信號處理電路和使用FEC技術(shù)達(dá)到CFP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求。在這種方案下，雖然 ROSA器件已經(jīng)相同，但是40GE-ER4 / 40GE-LR 4的接收電路也需要單獨(dú)設(shè)計(jì)，還是無法達(dá)到完全兼容。同時(shí)，現(xiàn)有模塊開發(fā)技術(shù)在APC控制和電源管理等方面有一定的缺陷。實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種兼容LR4和ER4 的40GE CFP光模塊。[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為[0009]一種兼容LR4和ER4的40GE CFP光模塊，包括接收通道單元、發(fā)射通道單元、MDIO 管理控制單元和MCU單元，所述接收通道單元、發(fā)射通道單元和MDIO管理控制單元分別與所述MCU單元連接，所述接收通道單元包括依次連接的兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR ;所述兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路⑶R分別與所述MCU單元連接。在接收通道單元上設(shè)計(jì)兼容APD和PIN的ROSA安裝電路，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)將接受通道上的各個(gè)電路模塊集成設(shè)計(jì)到一張PCB板上，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)40GE-LR4傳輸時(shí)(即使用PIN探測器)，在PCB上只貼裝PIN探測器相關(guān)元器件；而當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)40GE-ER4傳輸時(shí)(即使用APD探測器)，在PCB上只貼裝APD探測器相關(guān)電路元器件。通過上述設(shè)計(jì)可以達(dá)到兼容40GE-LR4和40GE-ER4的設(shè)計(jì)要求。優(yōu)選的，所述發(fā)射通道單元包括依次連接的均衡器EQ、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路⑶R、激光器驅(qū)動器LDD、調(diào)制激光器；所述均衡器EQ、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路⑶R、激光器驅(qū)動器LDD、 調(diào)制激光器分別與所述MCU單元連接。MCU單元實(shí)現(xiàn)對發(fā)射通道內(nèi)各電路模塊的光電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并且根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控值對發(fā)射通道單元和接收通道單元內(nèi)各個(gè)電路模塊進(jìn)行配
置、管理。優(yōu)選的，所述調(diào)制激光器為直接調(diào)制激光器DML。所述MCU單元依次通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC、高壓驅(qū)動單元與所述ROSA安裝電路連接；所述ROSA安裝電路通過電流和溫度采集單元與所述MCU單元連接。所述MCU單元根據(jù)采集的到的接收通道單元上的ROSA安裝電路上的探測器的電流和溫度數(shù)據(jù)對探測器進(jìn)行控制。優(yōu)選的，所述MCU單元依次通過驅(qū)動電流控制單元與所述調(diào)制激光器連接；所述激光調(diào)制器通過電流和溫度采集單元與所述MCU單元連接。MCU單元對電流和溫度采集單元送來的監(jiān)控電流值和溫度值計(jì)算處理后，通過驅(qū)動電流控制單元控制調(diào)制激光器來實(shí)現(xiàn)發(fā)射光功率的自動功率控制APC，提高發(fā)射光功率的穩(wěn)定性。作為優(yōu)選方案，該光模塊還包括兩個(gè)電源管理單元，一個(gè)電源管理單元與發(fā)射通道單元連接，另一個(gè)電源管理單元與接收通道單元連接；所述兩個(gè)電源管理單元均與所述MCU單元連接。兩個(gè)電源管理單元在MCU單元控制下實(shí)現(xiàn)對接收通道單元和發(fā)射通道單元的負(fù)載均衡控制和快速開關(guān)電源管理。其中，所述兩個(gè)電源管理單元和MCU單元分別連接有上電時(shí)序控制電路。確保MCU單元、發(fā)射通道單元和接收通道單元電路的上電時(shí)序，避免電路不可控的意外發(fā)生。優(yōu)選的，所述上電時(shí)序控制電路為可控緩啟動電路。所述可控緩啟動電路與外部主機(jī)電源接口連接以獲得外部電源供給。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型在接收通道單元上設(shè)計(jì)兼容APD和PIN的ROSA安裝電路，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)將接收通道單元上的各個(gè)電路模塊集成設(shè)計(jì)到一張PCB板上，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)40GE-LR4傳輸時(shí)(即使用PIN探測器)，在PCB上只貼裝PIN探測器相關(guān)元器件；而當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)40GE-ER4傳輸時(shí)(即使用AH)探測器)，在PCB上只貼裝AH)探測器相關(guān)電路元器件。通過上述設(shè)計(jì)可以達(dá)到兼容40GE-LR4和40GE-ER4的設(shè)計(jì)要求，降低成本和光模塊設(shè)計(jì)復(fù)雜度。在本實(shí)用新型的優(yōu)選方案中，所述MCU單元通過電流和溫度采集單元采集到的電流和溫度數(shù)據(jù)計(jì)算處理調(diào)整發(fā)射光功率，提高發(fā)端發(fā)射功率穩(wěn)定性；采用分布式電源管理單元，實(shí)現(xiàn)共性能的系統(tǒng)時(shí)間要求和功耗要求。


[0021 ] 圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)框圖。[0022]圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施例接收通道單元控制電路框圖。[0023]圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施例發(fā)送通道單元功率控制電路框圖。[0024]圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施例的電源管理框圖。
具體實(shí)施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明。[0026]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例的兼容LR4和ER4的40GE CFP光模塊，包括接收通道單元、 發(fā)射通道單元、MDIO管理控制單元和MCU單元，所述接收通道單元、發(fā)射通道單元和MDIO管理控制單元分別與所述MCU單元連接，所述接收通道單元包括依次連接的兼容APD和PIN 的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路⑶R ;所述兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR分別與所述MCU單元連接。[0028]在接收通道單元上設(shè)計(jì)兼容APD和PIN的ROSA安裝電路，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)將接收通道單元上的各個(gè)電路模塊集成設(shè)計(jì)到一張PCB板上，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)40GE-LR4傳輸時(shí)(即使用 PIN探測器)，在PCB上只貼裝PIN探測器相關(guān)元器件；而當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)40GE-ER4傳輸時(shí)(即使用APD探測器)，在PCB上只貼裝APD探測器相關(guān)電路元器件。通過上述設(shè)計(jì)可以達(dá)到兼容40GE-LR4和40GE-ER4的設(shè)計(jì)要求，降低成本和光模塊設(shè)計(jì)復(fù)雜度。[0029]其中，所述發(fā)射通道單元包括依次連接的均衡器EQ、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路⑶R、激光器驅(qū)動器LDD、直接調(diào)制激光器DML ;所述均衡器EQ、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR、激光器驅(qū)動器 LDD、直接調(diào)制激光器DML分別與所述MCU單元連接。[0030]工作時(shí)，所述MDIO管理控制單元負(fù)責(zé)接收和響應(yīng)主機(jī)發(fā)送的MDIO管理和查詢命令，同時(shí)響應(yīng)硬件控制命令。MCU單元負(fù)責(zé)對發(fā)射通道單元和接收通道單元進(jìn)行控制和DDM 監(jiān)控，并且及時(shí)地上報(bào)DDM數(shù)據(jù)給MDIO管理控制單元，MDIO管理控制單元將信息上報(bào)主機(jī)。 MCU單元實(shí)現(xiàn)對發(fā)射通道內(nèi)各電路模塊的光電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并且根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控值對發(fā)射通道單元和接收通道單元內(nèi)各個(gè)電路模塊進(jìn)行配置、管理，MCU單元可根據(jù)溫度等各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)不斷調(diào)整各個(gè)電路工作狀態(tài)，提高了整個(gè)光模塊信號接收和發(fā)送的性能。發(fā)射通道單元和接收通道單元內(nèi)的各個(gè)電路模塊本身可將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號再送至MCU單元， 也可以外加模數(shù)轉(zhuǎn)換器件ADC實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，本實(shí)施例采用前者。[0031]具體的，主機(jī)輸入4路IOG發(fā)送電信號進(jìn)入CFP模塊的發(fā)射通道單元以后，首先均衡器EQ進(jìn)行相位均衡處理，接著時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR進(jìn)行時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)處理，然后激光器驅(qū)動器LDD驅(qū)動直接調(diào)制激光器DML將4路IOG發(fā)送電信號轉(zhuǎn)換為光信號，最后直接調(diào)制激光器DML輸出4*10G光信號經(jīng)過一個(gè)1:4的光復(fù)用器復(fù)用到一根光纖上輸出至傳輸網(wǎng)絡(luò)。[0032]接收通道單元從傳輸網(wǎng)絡(luò)接收的光信號經(jīng)過一個(gè)4:1的光解復(fù)用器De-MUX以后分成4路IOG光信號，經(jīng)兼容APD和PIN的ROSA安裝電路上的探測器轉(zhuǎn)換成電信號后，通過線性放大器LA放大，放大后的信號輸入時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR進(jìn)行時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)處理，時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路⑶R處理后的4路IOG信號輸入主機(jī)。上述時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路⑶R進(jìn)行時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)處理，可同步時(shí)鐘信號，提高該光模塊信號接收和發(fā)送的性能。圖2是接收通道單元控制電路框圖，所述MCU單元依次通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC、高壓驅(qū)動單元與所述ROSA安裝電路連接；所述ROSA安裝電路通過電流和溫度采集單元與所述MCU單元連接。所述MCU單元根據(jù)采集到的接收通道單元上的ROSA安裝電路上的探測器的電流和溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算處理后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC轉(zhuǎn)換信號格式，再通過高壓驅(qū)動單元輸出控制電壓到ROSA安裝電路上的探測器(APD或PIN)進(jìn)行電壓修正，提高信號接收的效果。參看圖3所示的發(fā)送通道單元功率控制電路框圖，所述MCU單元依次通過驅(qū)動電·流控制單元與所述直接調(diào)制激光器DML連接；所述直接調(diào)制激光器DML通過電流和溫度采集單元與所述MCU單元連接。MCU單元通過所述電流和溫度采集單元采集到的電流和溫度數(shù)據(jù)計(jì)算出實(shí)時(shí)發(fā)射光功率，如果光功率比預(yù)設(shè)輸出值低，則MCU單元控制驅(qū)動電流控制單元增加驅(qū)動電流輸出，直到輸出功率達(dá)到預(yù)定值為止，反之亦然。這種方式可以非常靈活的控制輸出光功率，實(shí)現(xiàn)發(fā)射光功率的自動功率控制APC，提高發(fā)射光功率的穩(wěn)定性。參看圖4所示的電源管理框圖，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)方案，該光模塊還包括兩個(gè)電源管理單元，一個(gè)電源管理單元與發(fā)射通道單元連接，另一個(gè)電源管理單元與接收通道單元連接；所述兩個(gè)電源管理單元均與所述MCU單元連接。兩個(gè)電源管理單元在MCU單元控制下實(shí)現(xiàn)對接收通道單元和發(fā)射通道單元的負(fù)載均衡控制和快速開關(guān)電源管理。CFP標(biāo)準(zhǔn)要求有Low-Power、High-Power和Ready三個(gè)電源功率嚴(yán)格控制的狀態(tài)，因此設(shè)計(jì)2個(gè)獨(dú)立的電源管理單元可以快速的進(jìn)入相關(guān)的狀態(tài)，防止通過MCU單元對接收通道單元和發(fā)射通道單元內(nèi)的電路進(jìn)行一系列的指令操作導(dǎo)致延時(shí)而無法達(dá)到系統(tǒng)的狀態(tài)遷移時(shí)間要求。所述兩個(gè)電源管理單元和MCU單元分別連接有上電時(shí)序控制電路，優(yōu)選為可控緩啟動電路，所述三個(gè)可控緩啟動電路與外部主機(jī)電源接口連接以獲得外部電源供給。這樣就保證了 MCU單元、發(fā)射通道單元和接收通道單元三個(gè)部分的電路的上電時(shí)序要求，3個(gè)獨(dú)立的可控緩啟動電路防止某些電路因上電時(shí)序紊亂導(dǎo)致意外的事故發(fā)生。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種兼容LR4和ER4的40GE CFP光模塊，包括接收通道單元、發(fā)射通道單元、MDIO管理控制單元和MCU單元，所述接收通道單元、發(fā)射通道單元和MDIO管理控制單元分別與所述MCU單元連接，其特征在于，所述接收通道單元包括依次連接的兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR ;所述兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR分別與所述MCU單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特征在于，所述發(fā)射通道單元包括依次連接的均衡器EQ、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路⑶R、激光器驅(qū)動器LDD和調(diào)制激光器；所述均衡器EQ、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR、激光器驅(qū)動器LDD和調(diào)制激光器分別與所述MCU單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特征在于，所述調(diào)制激光器為直接調(diào)制激光器DML。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特征在于，所述MCU單元依次通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC、高壓驅(qū)動單元與所述ROSA安裝電路連接；所述ROSA安裝電路通過電流和溫度采集單元與所述MCU單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特征在于，所述MCU單元依次通過驅(qū)動電流控制單元與所述調(diào)制激光器連接；所述激光調(diào)制器通過電流和溫度采集單元與所述MCU單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特征在于，還包括兩個(gè)電源管理單元，一個(gè)電源管理單元與發(fā)射通道單元連接，另一個(gè)電源管理單元與接收通道單元連接；所述兩個(gè)電源管理單元均與所述MCU單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特征在于，所述兩個(gè)電源管理單元和MCU單元分別連接有上電時(shí)序控制電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特征在于，所述上電時(shí)序控制電路為可控緩啟動電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特征在于，所述可控緩啟動電路與外部主機(jī)電源接口連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，包括接收通道單元、發(fā)射通道單元、MDIO管理控制單元和MCU單元，所述接收通道單元、發(fā)射通道單元和MDIO管理控制單元分別與所述MCU單元連接，所述接收通道單元包括依次連接的兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR；所述兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路CDR分別與所述MCU單元連接。本實(shí)用新型很好的實(shí)現(xiàn)了兼容LR4和ER4的CFP光模塊，降低了成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。
文檔編號H04B10/25GK202841143SQ20122038011
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者梁波, 黃慶, 涂瑞 申請人:成都新易盛通信技術(shù)股份有限公司