一種低成本的10g epon onu光模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低成本的10G?EPON?ONU光模塊，包括激光發(fā)射器、激光探測器、微處理器和收發(fā)一體芯片。收發(fā)一體芯片分別與激光發(fā)射器和激光探測器電連接；激光發(fā)射器和激光探測器分別通過光纖與光模塊的殼體上設置的插拔型光接口相連接；收發(fā)一體芯片的通信接口與微處理器的通信接口通過數(shù)據(jù)線連接。本實用新型采用集成有激光驅(qū)動器、限幅放大器和寄存器的收發(fā)一體芯片，且激光發(fā)射器和激光探測器分別與收發(fā)一體芯片連接。對于光模塊接收端，激光探測器中APD的高壓控制也通過微處理器設置寄存器的數(shù)值來控制。本實用新型具有成本低、節(jié)約布板空間、利于小型化封裝的優(yōu)點。
【專利說明】—種低成本的10G EPON ONU光模塊
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及光通信【技術(shù)領域】，具體涉及一種低成本的IOG EPON ONU光模塊?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會信息化和科學技術(shù)的持續(xù)快速發(fā)展，各種新型業(yè)務不斷涌現(xiàn)，尤其是云計算、存儲、高清視頻和3D電視的應用需求，使網(wǎng)絡帶寬需求呈現(xiàn)出每5到6年增長10倍的趨勢，接入網(wǎng)絡面臨著前所未有的帶寬壓力。光纖接入由于超寬的傳輸潛力已逐漸成為寬帶接入網(wǎng)市場的主流技術(shù)和發(fā)展趨勢。高速光網(wǎng)絡建設目前已成為國家意志，三網(wǎng)融合是大勢所趨。
[0003]IOG EPON (Ethernet Passive Optical Network,以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡)以其高速的傳輸速率(lOGbit/s)、優(yōu)于已有的寬帶接入技術(shù)而成為高速寬帶接入的理想技術(shù)。IOG EPON可以繼承EPON大規(guī)模部署的成熟經(jīng)驗，并在不改變目前的ODN (opticaldistribution network,光配線網(wǎng)絡)情況下與GEP0N(Gigabit Ethernet Passive OpticalNetwork，千兆以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡)共存，為運營商節(jié)省投資，因此各大設備商，器件商積極投入10G EPON ONUCOptical Network Unit，光網(wǎng)絡單元)光模塊的生產(chǎn)。前期的10G EPONONU光模塊研究焦點在于提高其功能，且根據(jù)客戶技術(shù)指標在光模塊中配置不同種類的微處理器以滿足客戶需求，而對于生產(chǎn)成本并不太關注。但隨著10G EPON的商業(yè)化，當前市場對10G EPON ONU光模塊的海量需求，使得成本控制在10G EPON ONU光模塊研發(fā)生產(chǎn)過程中顯得尤為重要。
[0004]由上可知，有必要提供一種能夠降低生產(chǎn)成本的10G EPON ONU光模塊。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種能夠降低生產(chǎn)成本的10G EPON ONU光模塊。
[0006]根據(jù)本實用新型的實施例，提供了一種低成本的10G EPON ONU光模塊，包括激光發(fā)射器、激光探測器和微處理器和收發(fā)一體芯片，其中，
[0007]所述收發(fā)一體芯片分別與所述激光發(fā)射器和激光探測器電連接；
[0008]所述激光發(fā)射器和所述激光探測器分別通過光纖與所述光模塊的殼體上設置的插拔型光接口相連接；
[0009]所述收發(fā)一體芯片的通信接口與所述微處理器的通信接口通過數(shù)據(jù)線連接。
[0010]進一步地，所述光模塊還包括:升壓芯片和倍壓整流電路，
[0011]所述升壓芯片的輸入端與所述光模塊的電源電連接，其輸出端通過所述倍壓整流電路與所述激光探測器電連接。
[0012]其中，所述收發(fā)一體芯片內(nèi)部集成有激光驅(qū)動器、限幅放大器和寄存器，以及
[0013]所述收發(fā)一體芯片包括第一輸入接口、第一輸出接口、第二輸出接口和第三輸出接口，
[0014]所述激光探測器通過第一輸入接口與所述限幅放大器電連接；[0015]所述激光驅(qū)動器通過第一輸出接口和第二輸出接ロ與所述激光發(fā)射器電連接；
[0016]所述寄存器的輸入端通過所述收發(fā)一體芯片的通信接ロ與所述微處理器連接，所述寄存器的輸出端與所述激光驅(qū)動器連接。
[0017]進ー步地，所述寄存器的輸出端還與所述升壓芯片通信。
[0018]優(yōu)選地，光模塊還包括鏡像電流源，
[0019]所述鏡像電流源設置于所述倍壓整流電路與所述激光探測器之間的電路上，所述鏡像電流源的第一輸出端與所述收發(fā)一體芯片的第三輸入接ロ連接。
[0020]進ー步地，所述鏡像電流源還設有第二輸出端，該第二輸出端與微處理器相連。
[0021]優(yōu)選地，所述激光發(fā)射器為內(nèi)設發(fā)光二極管和背光檢測ニ極管的DFB激光器；所述收發(fā)一體芯片還包括第二輸入接ロ；
[0022]所述收發(fā)一體芯片的第一輸出接口和第二輸出接ロ均與激光發(fā)射器的發(fā)光二極管電連接；
[0023]所述收發(fā)一體芯片的第二輸入接ロ與所述激光發(fā)射器中的背光檢測ニ極管電連接。
[0024]所述激光探測器為內(nèi)設雪崩光電ニ極管的激光探測器。
[0025]優(yōu)選地，所述收發(fā)一體芯片的通信接ロ與所述微處理器的通信接ロ通過I2C總線連接。
[0026]其中，光模塊中的所述激光發(fā)射器、激光探測器、微處理器、收發(fā)一體芯片、升壓芯片和倍壓整流電路設置于ー塊電路板上。
[0027]由上述技術(shù)方案可知，本實用新型中的IOG EPON ONU光模塊采用集成有激光驅(qū)動器、限幅放大器和寄存器的收發(fā)一體芯片，且激光發(fā)射器和激光探測器分別與收發(fā)一體芯片連接。對于光模塊發(fā)射端的光功率和消光比的調(diào)試，通過微處理器設置寄存器的數(shù)值來控制；對于光模塊接收端，激光探測器中APD的高壓控制也通過微處理器設置寄存器的數(shù)值來控制。由于本實用新型中的微處理器省去多個輸入/輸出接ロ，因此使得本實用新型的成本大大降低。同時本實用新型采用集成的收發(fā)一體芯片，因此能夠大大節(jié)約布板空間，利于小型化封裝。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，以下描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員而言，還可以根據(jù)這些附圖所示實施例得到其它的實施例及其附圖。
[0029]圖1示出了現(xiàn)有IOG EPON ONU光模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖；
[0030]圖2示出了本實用新型中IOG EPON ONU光模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實施例，對本實用新型進ー步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節(jié)僅僅是為了使讀者對本實用新型的ー個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節(jié)也可以實現(xiàn)本實用新型的這些方面。
[0032]現(xiàn)有IOG EPON ONU光模塊中，通常包括外殼、設置于外殼內(nèi)的單纖雙向光組件和設置發(fā)射接收控制和監(jiān)控電路的電路板。圖1示出了現(xiàn)有10GEP0N ONU光模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖。如圖1所示，
[0033]單纖雙向光組件包括DFB (Distributed Feed Back，分布反饋)激光器101和激光探測器102,激光探測器102內(nèi)設置APD (Avalanche Photo Diode,雪崩光電二極管)。
[0034]發(fā)射接收控制和監(jiān)控電路包括單獨設置的激光器驅(qū)動器103、限幅放大器104，升壓芯片105，倍壓整流電路106，鏡像電流源107、微處理器108六個芯片。
[0035]在圖1所不的發(fā)射接收控制和監(jiān)控電路中，在激光發(fā)射端，DFB激光器101內(nèi)集成有發(fā)光二極管和背光檢測二極管，微處理器108通過DA-MOD和DA-BIAS端口分別向激光器驅(qū)動器103發(fā)送調(diào)制電流驅(qū)動信號和偏置電流驅(qū)動信號，激光器驅(qū)動器103根據(jù)接收到的偏置電流驅(qū)動信號和調(diào)制電流驅(qū)動信號向DFB激光器101輸入偏置電流Ibias和調(diào)制電流Imod以驅(qū)動DFB激光器101中的發(fā)光二極管發(fā)光，以實現(xiàn)將用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光信號通過光纖傳送至局端。DFB激光器101中的背光檢測二極管與激光器驅(qū)動芯片電連接。背光檢測二極管根據(jù)DFB激光器101中發(fā)光二極管的發(fā)光強度產(chǎn)生相應的背光電流Imon,并將背光電流Imon發(fā)送至激光器驅(qū)動芯片，激光器驅(qū)動芯片根據(jù)背光電流Imon調(diào)節(jié)偏置電流Ibias，以使檢測到的偏置電流Ibias能夠與其內(nèi)部預先設置的參考電流相當，從而提供恒定的光輸出功率。
[0036]在激光接收端，激光探測器102將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號并將電信號傳輸至與其電連接的限幅放大器104，限幅放大器104將接收到的電信號進行限幅放大后進行輸出。升壓芯片105和倍壓整流電路106對電源電壓進行升壓和整流后為激光探測器102內(nèi)的APD提供高壓電源。鏡像電流源107設置于倍壓整流電路106與激光探測器102之間的電路上并通過RSSI與微處理器108連接，用于得到流入至APD的電流值并將該電流值發(fā)送給微處理器108，同時微處理器108的DA-AH)端口與升壓芯片105電連接，用于根據(jù)鏡像電流源107發(fā)送的電流值對提供給APD的高壓進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)ONU光模塊在連續(xù)模式下對接收光功率的精確監(jiān)控。
[0037]由圖1所示的現(xiàn)有IOG EPON ONU光模塊中的發(fā)射接收控制和監(jiān)控電路可以清楚地看出:傳統(tǒng)的IOG EPON ONU光模塊PCB布線復雜、硬件成本高。同時，傳統(tǒng)的IOG EPONONU光模塊若采用標準SFP+封裝，由于光模塊內(nèi)芯片個數(shù)較多，SFP+封裝體積較小，這就決定了必須需要兩個PCB才能完成布板，然后通過插針將兩個PCB板進行連接。由此可知，無論是芯片成本、PCB成本和加工成本，使得現(xiàn)有IOG EPON ONU光模塊均無法實現(xiàn)低成本的要求。
[0038]為了解決傳統(tǒng)IOG EPON ONU光模塊存在的上述缺陷，本實施例提出了一種采用二合一集成芯片的IOG EPON ONU光模塊，以達到簡化電路設計、降低硬件成本的目的。下面通過具體的實施例來詳細闡述所述IOG EPON ONU光模塊的具體結(jié)構(gòu)及其工作原理。
[0039]圖2示出了本實用新型中IOG EPON ONU光模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，IOGEPON ONU光模塊包括激光發(fā)射器201、激光探測器202、微處理器203和收發(fā)一體芯片204。其中，
[0040]激光發(fā)射器201和激光探測器202分別通過光纖與光模塊殼體上設置的插拔型光接ロ相連接。收發(fā)一體芯片204分別與所述激光發(fā)射器201和激光探測器202電連接；收發(fā)一體芯片204的通信接ロ與微處理器203的通信接ロ通過數(shù)據(jù)線連接。本實施例中，激光發(fā)射器201選用內(nèi)設發(fā)光二極管211和背光檢測ニ極管212的DFB激光器。激光探測器202選用內(nèi)設APD的激光探測器202。
[0041]進ー步地，本實用新型中的IOG EPON ONU光模塊還包括升壓芯片205和倍壓整流電路206。其中，
[0042]升壓芯片205的輸入端與光模塊的電源(圖中未示出)連接，其輸出端通過倍壓整流電路206與激光探測器202內(nèi)的APD電連接。升壓芯片205和倍壓整流電路206將電源電壓進行升壓和整流后為APD提供高壓電源。
[0043]本實用新型中的收發(fā)一體芯片204內(nèi)部集成有激光驅(qū)動器、限幅放大器和寄存器。以及，
[0044]所述收發(fā)一體芯片204還包括第一輸入接ロ 20、第二輸入接ロ 21、第一輸出接ロ22、第二輸出接ロ 23和第三輸出接ロ 24，
[0045]激光探測器202通過收發(fā)一體芯片204的第一輸入接ロ 20與其內(nèi)部的限幅放大器電連接。收發(fā)一體芯片204通過第一輸入接ロ 20接收激光探測器202發(fā)送的電信號并通過限幅放大器將接收到的電信號進行限幅放大后輸出。
[0046]收發(fā)一體芯片204內(nèi)部的激光驅(qū)動器通過第一輸出接ロ 22和第二輸出接ロ 23與激光發(fā)射器201的發(fā)光二極管211電連接。收發(fā)一體芯片204通過第一輸出接ロ 22和第ニ輸出接ロ 23向發(fā)光二極管211發(fā)送偏置電流Ibias和調(diào)制電流Imod ;收發(fā)一體芯片204的第二輸入接ロ 21與激光發(fā)射器201中的背光檢測ニ極管212電連接，用于接收背光檢測ニ極管212發(fā)送的背光電流Imon。
[0047]寄存器的輸入端與所述微處理器203連接，寄存器的輸出端分別與激光驅(qū)動器和升壓芯片205通信。微處理器203通過設置寄存器的值實現(xiàn)對激光驅(qū)動器中偏置電流Ibias、調(diào)制電流Imod和升壓芯片205中的電壓的調(diào)節(jié)。
[0048]進ー步地，在倍壓整流電路206與激光探測器202之間的電路上還設有鏡像電流源。鏡像電流源的第一輸出端與收發(fā)一體芯片204的第三輸入接ロ連接。收發(fā)一體芯片204根據(jù)鏡像電流源鏡像得到的流入至APD的電流值與設定的電流值進行對比，并通過設置寄存器中對應APD的電壓值來調(diào)節(jié)升壓芯片205的電壓。
[0049]進ー步地，鏡像電流源還設有第二輸出端，該第二輸出端與微處理器203相連。微處理器203根據(jù)鏡像電流源鏡像得到流入APD的電流值與設定的電流值對比后，通過設置收發(fā)一體芯片204中寄存器對應提供給APD的電壓值來調(diào)節(jié)升壓芯片205的電壓。實際應用中，鏡像電流源中的第二輸出端通常作為備選方案，當收發(fā)一體芯片204對升壓芯片205的電壓調(diào)節(jié)精度不高時或調(diào)節(jié)電路出現(xiàn)故障時，方會采用微處理器203對升壓芯片205的電壓值進行調(diào)節(jié)。
[0050]下面對本實用新型中的IOG EPON ONU光模塊的工作原理進行詳細闡述。
[0051]在激光發(fā)射端，微處理器203通過設置寄存器中偏置電流Ibias和調(diào)制電流Imod的數(shù)值并通過第一輸出接ロ 22和第二輸出接ロ 23發(fā)送至激光發(fā)射器201中的發(fā)光二極管211以驅(qū)動發(fā)光二極管211發(fā)光，從而將用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光信號通過光纖傳送至局端。激光發(fā)射器201中的背光檢測ニ極管212根據(jù)發(fā)光二極管211的發(fā)光強度產(chǎn)生相應的背光電流Imon，背光電流Imon經(jīng)與激光器驅(qū)動芯片電連接。背光檢測二極管212根據(jù)DFB激光器中發(fā)光二極管211的發(fā)光強度產(chǎn)生相應的背光電流Imon,背光電流Imon經(jīng)第二輸入接口 21發(fā)送至收發(fā)一體芯片204，收發(fā)一體芯片204根據(jù)背光電流Imon調(diào)節(jié)偏置電流Ibias,以使檢測到的偏置電流Ibias能夠與其寄存器中設置的參考電流相當，從而實現(xiàn)光功率和消光比的自動調(diào)試。
[0052]在激光接收端，激光探測器202將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號并將電信號經(jīng)第一輸入接口 20傳輸至收發(fā)一體芯片204，收發(fā)一體芯片204中的限幅放大器將接收到的電信號進行限幅放大后進行輸出。對于APD的電壓控制通過收發(fā)一體芯片204或微處理器203進行控制。具體為，鏡像電流源的第一輸出端通過RSSI與收發(fā)一體芯片204的第三輸入接口連接，收發(fā)一體芯片204根據(jù)鏡像電流源鏡像得到的流入至APD的電流值與設定的電流值進行對比，并通過設置寄存器中對應APD的電壓值來調(diào)節(jié)升壓芯片205的電壓，從而實現(xiàn)對APD電壓的調(diào)節(jié)。
[0053]當收發(fā)一體芯片204對升壓芯片205的電壓調(diào)節(jié)精度不高或調(diào)節(jié)電路出現(xiàn)故障時，此時通過微處理器203對升壓芯片205的電壓進行調(diào)節(jié)。具體為:微處理器203根據(jù)鏡像電流源鏡像得到流入APD的電流值與設定的電流值對比后，微處理器203與收發(fā)一體芯片204通信，通過設置收發(fā)一體芯片204中寄存器對應APD的電壓值對升壓芯片205的電壓進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對APD電壓的調(diào)節(jié)。
[0054]由以上技術(shù)方案可知，本實用新型中的IOG EPON ONU光模塊采用集成有激光驅(qū)動器、限幅放大器和寄存器的收發(fā)一體芯片204，且激光發(fā)射器201和激光探測器202分別與收發(fā)一體芯片204連接。對于光模塊發(fā)射端的光功率和消光比的調(diào)試，通過微處理器203設置寄存器的數(shù)值來控制；對于光模塊接收端，激光探測器202中APD的高壓控制也通過微處理器203設置寄存器的數(shù)值來控制，因此本實用新型中的微處理器203便可省去多個輸入/輸出接口，因此微處理器203的成本大大降低。同時，由于采用集成的收發(fā)一體芯片204，本實用新型中的IOG EPON ONU光模塊大大節(jié)約布板空間，采用單板(即只使用一塊電路板)即可實現(xiàn)光模塊的各種功能，利于IOG EPON ONU光模塊的小型化封裝。
[0055]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并非用于限制本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本的IOG EPON ONU光模塊，包括激光發(fā)射器、激光探測器和微處理器，其特征在于，還包括收發(fā)一體芯片，其中， 所述收發(fā)一體芯片分別與所述激光發(fā)射器和激光探測器電連接； 所述激光發(fā)射器和所述激光探測器分別通過光纖與所述光模塊的殼體上設置的插拔型光接ロ相連接； 所述收發(fā)一體芯片的通信接ロ與所述微處理器的通信接ロ通過數(shù)據(jù)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，所述光模塊還包括:升壓芯片和倍壓整流電路， 所述升壓芯片的輸入端與所述光模塊的電源電連接，其輸出端通過所述倍壓整流電路與所述激光探測器電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊,其特征在于,所述收發(fā)一體芯片內(nèi)部集成有激光驅(qū)動器、限幅放大器 和寄存器，以及 所述收發(fā)一體芯片包括第一輸入接ロ、第一輸出接ロ、第二輸出接口和第三輸出接ロ， 所述激光探測器通過第一輸入接ロ與所述限幅放大器電連接； 所述激光驅(qū)動器通過第一輸出接口和第二輸出接ロ與所述激光發(fā)射器電連接； 所述寄存器的輸入端通過所述收發(fā)一體芯片的通信接ロ與所述微處理器連接，所述寄存器的輸出端與所述激光驅(qū)動器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，所述收發(fā)一體芯片內(nèi)部集成有激光驅(qū)動器、限幅放大器和寄存器，以及 所述收發(fā)一體芯片包括第一輸入接ロ、第一輸出接ロ、第二輸出接口和第三輸出接ロ， 所述激光探測器通過第一輸入接ロ與所述限幅放大器電連接； 所述激光驅(qū)動器通過第一輸出接口和第二輸出接ロ與所述激光發(fā)射器電連接； 所述寄存器的輸入端通過所述收發(fā)一體芯片的通信接ロ與所述微處理器連接，所述寄存器的輸出端與所述激光驅(qū)動器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光模塊，其特征在于，所述寄存器的輸出端還與所述升壓芯片通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光模塊，其特征在于，還包括鏡像電流源， 所述鏡像電流源設置于所述倍壓整流電路與所述激光探測器之間的電路上，所述鏡像電流源的第一輸出端與所述收發(fā)一體芯片的第三輸入接ロ連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光模塊，其特征在于，所述鏡像電流源還設有第二輸出端，該第二輸出端與微處理器相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光模塊，其特征在于，所述激光發(fā)射器為內(nèi)設發(fā)光二極管和背光檢測二極管的DFB激光器；所述收發(fā)一體芯片還包括第二輸入接ロ ； 所述收發(fā)一體芯片的第一輸出接口和第二輸出接ロ均與激光發(fā)射器的發(fā)光二極管電連接； 所述收發(fā)一體芯片的第二輸入接ロ與所述激光發(fā)射器中的背光檢測二極管電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，所述激光探測器為內(nèi)設雪崩光電二極管的激光探測器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，所述收發(fā)一體芯片的通信接ロ與所述微處理器的通信接口通過I2C總線連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，所述激光發(fā)射器、激光探測器、微處理器、收發(fā)一體芯片、升壓芯片和倍壓整流電路設置于一塊電路板上。
【文檔編號】H04B10/40GK203416265SQ201320365815
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】薛登山, 趙其圣 申請人:青島海信寬帶多媒體技術(shù)有限公司