CN102255669A - 接收端具有光交叉波分解复用器的cfp光收发器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其包括有发射端与接收端，该接收端具有两组1:2同向双工多路解复用器及与该1:2同向双工多路解复用器通过光纤连接的一个光交叉波分解复用器，1:2同向双工多路解复用器与光交叉波分解复用器均用于将一路具有不同波长的光信号解复用为两路独立的光信号。本发明可用于40G或者100G CFP(LR4及ER4型)通讯***，该光收发器结构简单，具有低成本、容易封装和容易批量生产的优势。在这种结构中，4个波长的CWDM(或LAN-WDM)光信号通过光交叉波分解复用器及1:2DeMUX解复用为独立的四路电信号，采用本发明的技术，可使接收端成本降低至原有技术的五分之一到十分之一。
Description
技术领域
本发明有关一种光收发器，特别是指一种在光接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器。
背景技术
近年来，由于市场需求的急速增加(例如云计算，路由器到路由器的连接，图像的传输)，光纤通讯***正在升级到40G的速率，40G光收发器(Transponder)是40G光通信***中最为关键的子***。
40G光收发器需用比10G光收发器更为先进，复杂和困难的技术，其成本较高。与串行40G的光收发器相比，40G CFP(CFP：C Form-Factor Pluggable-C型外型的可插拔光收发器，如40G BASE LR4 CFP)具有较低成本及传输距离远的优点。由于通信业务需求的快速增加，40G***在实用***中占到了很大比例，而100G***也有小规模的发展。CFP是满足多源协议的普通封装尺寸产品，用于传输高速数字信号，CFP光收发器已经在实用***中得到应用，更小封装尺寸的CFP2和CFP4光收发器也正在开发，但是满足CFP2和CFP4的多源协议还没有彻底完成。40GCFP/CFP2/CFP4和100G CFP/CFP2/CFP4是客户端非常重要的光收发器，在CFP光收发器中，非常重要的是发射机和(或)接收机需要小的尺寸。
图1所示为传统的40GBASE-LR4 CFP光收发器的结构。在发射端，四路CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexer，稀疏波分复用)波长(分别为1271nm，1291nm，1311nm，1331nm)的光信号TX3、TX2、TX1、TX0分别通过CDR(Clock Data Recover，时钟数据恢复)、LD(Laser Diode，激光二极管)、DML(Directly Modulated Laser，直接调制激光器)及一个4:1的CWDMMUX(稀疏波分多路复用器)完成复用，复用到一根发射单模光纤(SMF TX，Single Mode Fiber TX)中；在接收端，一路光信号由接收单模光纤(SMF RX，Single Mode Fiber)通过一个1:4的CWDM DeMUX(稀疏波分多路解复用器)解复用为4个CWDM波长(1271nm，1291nm，1311nm，1331nm)。在发射端的入光端与接收端的出光端均为四通道串行总线接口(XLAUI)，发射端的CDR与LD之间及接收端的CDR与TIA(跨阻抗放大器)之间为物理介质关联层接口(PMD service interface)。由于CFP/CFP2/CFP4的尺寸比较小，因此使发射端4*DML+CWDM MUX和接收端CWDM DEMUX+4*(PIN/TIA)(PIN为p-i-n光电二极管，TIA为跨阻抗放大器)结构的尺寸尽可能小就非常重要。为了减小接收端的尺寸，通常的做法是使用集成的CWDM DeMUX+4*(PIN/TIA)，或者使用一体的带尾纤的CWDM DeMUX+4个分离的带尾纤的PIN/TIA。对于CWDM DeMUX+4*(PIN/TIA)来说，有两种方式实现，一是用集成的AWG(Array Waveguide Grating，阵列波导光栅)DeMUX+4*(PIN/TIA)，另一种是用和PIN/TIA集成到一起的自由空间光学***。对于集成的CWDM DeMUX+4*(PIN/TIA)来说，封装难度比较大，并且供应商少，另外集成的CWDMDeMUX+4*(PIN/TIA)的封装成本高，成品率低，很难大规模生产。对于小型的CWDM DeMUX也面临着同样的问题，成本高且很难大规模生产。
图5所示为100G BASE-LR4 CFP的传统结构。在发射端，发射通道(TXLANE)的十路光信号通过一个10:4并串转换器(10:4Serializer)变为四路LAN-WDM(Local Area Network-Wavelength Division Multiplexer，局域网-波分复用)波长(1295.56nm，1300.05nm，1304.58nm，1309.14nm)的光信号，然后再依次通过MD(调制器驱动)、EML(Electro-Absorption Modulated Laser，电吸收调制激光器)与一个4:1 LAN-WDM MUX(局域网-波分多路复用器)进行多路复用；在接收端，光信号通过一个1:4LAN-WDM DeMUX(局域网-波分多路解复用器)解复用后，成为4个LAN-WDM波长(1295.56nm，1300.05nm，1304.58nm，1309.14nm)，经由PIN、TIA及4:10串并转换器(4:10De-serializer)由接收通道(RXLANE)接收，因此保持LAN-WDM DEMUX+4*(PIN/TIA)的尺寸足够小就显得尤为重要。但目前100GBASE-LR4CFP的发射端与接收端的封装成本高，成品率低，且成本高，很难大规模生产。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目在于提供一种容易封装、成本低且适合批量生产的接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器。
为达到上述目的，本发明提供一种接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其包括有发射端与接收端，所述接收端具有两组1:2同向双工多路解复用器及与该1:2同向双工多路解复用器通过光纤连接的一个光交叉波分解复用器，所述1:2同向双工多路解复用器与所述光交叉波分解复用器均用于将一路具有不同波长的光信号解复用为两路独立波长的信号。
所述光交叉波分解复用器为稀疏光交叉波分解复用器，在所述接收端中，一路具有不同波长的4个光信号依次经该稀疏光交叉波分解复用器、1:2同向双工多路解复用器及时钟数据恢复解复用为四路独立的电信号。
所述稀疏光交叉波分解复用器使用的是电介质滤波片，所述1:2同向双工多路解复用器由电介质滤波片和两个同轴封装接收机构成。
当光交叉波分解复用器为稀疏光交叉波分解复用器时，所述同轴封装接收机为p-i-n光电二极管与跨阻抗放大器相结合的结构。
当光交叉波分解复用器为稀疏光交叉波分解复用器时，所述同轴封装接收机为半导体光放大器与p-i-n光电二极管及跨阻抗放大器相结合的结构，或所述同轴封装接收机为APD。
优选地，所述光交叉波分解复用器为局域网光交叉波分解复用器，在所述接收端中，一路具有不同波长的4个光信号依次经该局域网光交叉波分解复用器、1:2同向双工多路解复用器及4:10串并转换器解复用为十路独立电信号。
所述局域网光交叉波分解复用器使用的是电介质滤波片，所述1:2同向双工多路解复用器由电介质滤波片和两个同轴封装接收机构成。
当光交叉波分解复用器为局域网光交叉波分解复用器时，所述同轴封装接收机为p-i-n光电二极管与跨阻抗放大器相结合的结构。
当光交叉波分解复用器为局域网光交叉波分解复用器时，所述同轴封装接收机为半导体光放大器与p-i-n光电二极管及跨阻抗放大器相结合的结构，或所述同轴封装接收机为雪崩二极管。
优选地，每一所述同轴封装接收机之前还放置有一个能滤掉其它波长的残余信号的滤波片。
本发明接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器是一种在用于40G或者100G CFP(LR4及ER4型)通讯***的光收发器，该光收发器结构简单，具有低成本、容易封装和容易批量生产的优势。在这种结构中，4个波长的CWDM(或LAN-WDM)光信号通过光交叉波分解复用器解复用两支路光信号，然后两支路光信号通过1:2DeMUX解复用为4路电信号并被探测器检测到。采用本发明的技术，可使接收端成本降低至原有技术的五分之一到十分之一。
附图说明
图1为传统40GBASE-LR4CFP光收发器的结构示意图；
图2为本发明接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器实施例一的结构示意图；
图3a为本发明实施例一中1:2同向双工多路解复用器结构示意图一；
图3b为本发明实施例一中1:2同向双工多路解复用器结构示意图二；
图4为本发明实施例一中接收端的1:2同向双工多路解复用器与CWDM光交叉波分解复用器的组成结构示意图；
图5为传统100GBASE-LR4CFP光收发器的结构示意图；
图6为本发明接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器实施例二的结构示意图；
图7为本发明实施例二中接收端的1:2同向双工多路解复用器与LAN-WDM光交叉波分解复用器的组成结构示意图。
具体实施方式
为便于对本发明的结构及达到的效果有进一步的了解，现配合附图并举较佳实施例详细说明如下。
本发明接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器包括有发射端与接收端，该接收端具有两组改良的1:2同向双工多路解复用器(Modified Diplexer1:2DeMUX)及与1:2同向双工多路解复用器通过光纤连接的一个光交叉波分解复用器(De-interleaver)，该1:2同向双工多路解复用器与光交叉波分解复用器均可将一路具有两不同波长的光信号解复用为两路独立波长的信号。
如图2所示，本发明接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器用于40G的CFP中，如40G BASE-LR4CFP，在这种CFP光收发器中，其接收端包括一个CWDM 20nm/40nm的稀疏光交叉波分解复用器(即CWDMDe-interleaver)和两个改良的1:2同向双工多路解复用器(以下简称1:2DeMUX)，并且CWDM De-interleaver和2个1:2DeMUX位于CFP的物理封装内。接收端的一路具有四种不同CWDM波长λ1，λ2，λ3，λ4(λ1＝1271±6.5nm，λ2＝1291±6.5nm，λ3＝1311±6.5nm，λ4＝1331±6.5nm)的光信号，如图4所示，该光信号通过CWDM De-interleaver后解复用为两组光信号(λ1，λ3与λ2，λ4)，如图3a所示，其中光信号(λ1，λ3)通过其中一个1:2DeMUX解复用为两路电信号λ1、λ3，如图3b所示，光信号(λ2，λ4)通过另一个1:2DeMUX解复用为两路电信号λ2、λ4，因此，通过使用改良后的1:2DeMUX，一根光纤中的4个CWDM波长(λ1，λ2，λ3，λ4)的光信号解复用为4路电信号。CWDM20nm/40nm光交叉波分解复用器使用的是电介质滤波片，所以成本很低。传统的光交叉波分解复用器使用3dB耦合器，这样会比本发明提出的用光交叉波分解复用器的方案至少多2dB的损失，这会导致不能满足CFP的性能要求。常规的10G双工解复用器是由一个TO-CAN(同轴封装)接收机和一个TO-CAN发射机构成的。如图3a与图3b所示，本发明中改良后的1:2DeMUX由电介质滤波片1和两个TO-CAN接收机(如PIN+TIA)构成，其中滤波片1可以把含有两个波长的一路光信号分成两个独立的传输路径(每个波长为一个传输路径)。与传统的技术方案相比，本发明成本低收益高，并且非常适合大规模生产。
本发明的CFP光收发器接收端结构小巧，容易放置在CFP/CFP2/CFP4。
如图6所示，本发明接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器还可用于100G CFP/CFP2/CFP4中，如100G BASE-LR4CFP。本实施例的光收发器中，其接收端的物理封装里面包括一个局域网光交叉波分解复用器(即LAN-WDM De-interleaver)和两个改良的1:2DeMUX。图7所示为本发明实施例二中接收端的1:2DeMUX与LAN-WDM De-interleaver的组成结构示意图，1:2DeMUX由电介质滤波片1和两个TO-CAN发射机(如PIN+TIA)构成，其中滤波片1可以把含有两个波长的一路光信号分成两个独立的传输路径(每个波长为一个传输路径)。如图6与图7所示，在接收端，一路包含有四个波长λ1，λ2，λ3，λ4(λ1＝1295.56±1.03nm，λ2＝1300.05±1.04nm，λ3＝1304.58±1.04nm，λ4＝1309.14±1.05nm)的光信号通过LAN-WDM De-interleaver解复用为两支路光信号(λ1，λ3与λ2，λ4)，每个支路光信号通过1:2DeMUX分别解复用为两路独立的电信号λ1与λ3及λ2与λ4。1:2DeMUX的TO-CAN接收机前端可以放置有额外的滤波片，起到过滤其他波长残留信号的作用。
本发明中的40GBASE-LR4CFP的发射端也可以采用包括CWDMinterleaver(稀疏光交叉波分复用器)与2:1MUX(2:1同向双工多路复用器)的结构，100GBASE-LR4CFP的发射端也可以采用包括LAN-WDM interleaver(局域网光交叉波分复用器)与2:1MUX(2:1同向双工多路复用器)的结构，图中未示出。
40G BASE-ER4CFP在接收端的结构可以采用跟40GBASE-LR4CFP类似的结构，40G BASE-ER4CFP探测器采用SOA+PIN+TIA(SOA：SemiconductorOptical Amplifier，半导体光放大器)或APD(Avalanche Photo Diode，雪崩二极管)而非40G BASE-LR4CFP中的PIN+TIA探测器，图中未示出。本发明也可以用于40G BASE-ER4CFP，其接收端的结构也可以采用跟40G BASE-LR4CFP相同的结构，即使用CWDM De-interleaver及改良后的1:2DeMUX，此时1:2DeMUX的TO-CAN接收机为SOA+PIN+TIA或APD，图中未示出。本发明也可以用于100G BASE-ER4 CFP，其接收端的结构也可以采用跟100GBASE-LR4CFP类似的有LAN-WDM De-interleaver及改良后的1:2DeMUX的结构，但此时1:2DeMUX的TO-CAN接收机为SOA+PIN+TIA或APD，图中未示出。
本发明接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器是一种在用于40G或者100G CFP(LR4及ER4型)通讯***的光收发器，该光收发器结构简单，具有低成本、容易封装和容易批量生产的优势。在这种结构中，4个波长的CWDM(或LAN-WDM)光信号通过光交叉波分解复用器解复用两支路光信号，然后两支路光信号通过1:2DeMUX解复用为4路电信号并被探测器检测到。采用本发明的技术，可使接收端成本降低至原有技术的五分之一到十分之一。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其包括有发射端与接收端，其特征在于，所述接收端具有两组1:2同向双工多路解复用器及与该1:2同向双工多路解复用器通过光纤连接的一个光交叉波分解复用器，所述1:2同向双工多路解复用器与所述光交叉波分解复用器均用于将一路具有不同波长的光信号解复用为两路独立波长的信号。
2.如权利要求1所述的接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述光交叉波分解复用器为稀疏光交叉波分解复用器，在所述接收端中，一路具有不同波长的4个光信号依次经该稀疏光交叉波分解复用器、1:2同向双工多路解复用器及时钟数据恢复解复用为四路独立的电信号。
3.如权利要求2所述的具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述稀疏光交叉波分解复用器使用的是电介质滤波片，所述1:2同向双工多路解复用器由电介质滤波片和两个同轴封装接收机构成。
4.如权利要求3所述的具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述同轴封装接收机为p-i-n光电二极管与跨阻抗放大器相结合的结构。
5.如权利要求3所述的具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述同轴封装接收机为半导体光放大器与p-i-n光电二极管及跨阻抗放大器相结合的结构，或所述同轴封装接收机为APD。
6.如权利要求1所述的接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述光交叉波分解复用器为局域网光交叉波分解复用器，在所述接收端中，一路具有不同波长的4个光信号依次经该局域网光交叉波分解复用器、1:2同向双工多路解复用器及4:10串并转换器解复用为十路独立电信号。
7.如权利要求6所述的接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述局域网光交叉波分解复用器使用的是电介质滤波片，所述1:2同向双工多路解复用器由电介质滤波片和两个同轴封装接收机构成。
8.如权利要求6所述的接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述同轴封装接收机为p-i-n光电二极管与跨阻抗放大器相结合的结构。
9.如权利要求6所述的接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述同轴封装接收机为半导体光放大器与p-i-n光电二极管及跨阻抗放大器相结合的结构，或所述同轴封装接收机为雪崩二极管。
10.如权利要求3或7所述的接收端具有光交叉波分解复用器的CFP光收发器，其特征在于，每一所述同轴封装接收机之前还放置有一个能滤掉其它波长的残余信号的滤波片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |