CN107017948A - 一种sfp+单纤双向密集波分收发一体光电模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提出SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，包括由单片机控制电路控制的由电－光转换通路组成的发射电路和光－电转换通路组成的接收电路；发射电路包括依次连接的发射端CDR电路、发射信号驱动电路、发射器、密集波分复用器单元；接收电路包括依次连接的所述的密集波分复用器单元、接收器、接收端CDR电路；密集波分复用器单元接单纤光纤包括透光装置和滤光装置。本发明中，光信号输出后经过密集波分复用器单元，密集波分复用器单元的发射部分将启动透光装置，同时密集波分复用器单元的接收部分将启动滤光装置，这样光信号就会有序地进入到与外部应用对接的一根光纤中，实现发射电信号到光信号的转换和单纤传输功能。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块。
背景技术
随着光通信技术的发展，WDM模式实现大容量传输不断成为光通信技术发展的一个主要方向。目前WDM对应的光模块均只能实现双纤的双向传输，完全无法满足大容量、高速率、长距离的传输要求。如果能实现单纤的双向长距离、高性能传输，对WDM领域将起到巨大的推动作用，对运营商的布网成本降低、组网带宽增加都将具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中密集波分复用单纤传送实现方式的瓶颈问题而提出SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，包括由单片机控制电路控制的由电－光转换通路组成的发射电路和光－电转换通路组成的接收电路；所述的发射电路包括依次连接的发射端CDR电路、发射信号驱动电路、发射器、密集波分复用器单元；所述的接收电路包括依次连接的所述的密集波分复用器单元、接收器、接收端CDR电路；所述的密集波分复用器单元接单纤光纤包括透光装置和滤光装置；所述的透光装置设置在发射电路中，发射器与单纤光纤之间，所述的滤光装置设置在接收电路中，单纤光纤与接收器之间。
本发明中，光信号输出后经过密集波分复用器单元，密集波分复用器单元的发射部分将启动透光装置，同时密集波分复用器单元的接收部分将启动滤光装置，这样光信号就会有序地进入到与外部应用对接的一根光纤中，实现发射电信号到光信号的转换和单纤传输功能。密集波分复用器单元包括透光单元及滤光单元，实现光信号的单一光纤收发。
进一步的，上述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块中：所述的发射器包括制冷型发射器件和TEC控制电路，所述的TEC控制电路在单片机控制电路控制下对所述的制冷型发射器件进行温度控制。所述TEC控制电路包含依次连接的TEC数据采集模块、TEC电流输出模块及TEC自动调整模块；所述的TEC数据采集模块对TEC温度进行采集；所述的TEC自动调整模块通过所述的TEC数据采集模块采集的数据进行计算，自动调整所述的TEC电流输出模块的输出。
制冷型发射器件通过TEC(热能转换器，ThennalEnergyConverter)控制确保发射器件工作在稳定的温度下，从而实现稳定的波长，保证信号传输的稳定性。
进一步的，上述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块中：所述的接收器为雪崩式高灵敏度接收器件。
雪崩式高灵敏度接收器件通过雪崩效应达到最佳灵敏度，雪崩高压采用温度补偿使之能工作在各温度点下达到最佳性能。雪崩式高灵敏度接收器件能通过雪崩效应实现微弱光信号的接收达到高灵敏度指标。
进一步的，上述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块中：所述单片机控制电路包括温度监控模块、电压监控模块、BIAS电流模块、输出光功率监控模块及输入光功率监控模块。
通过单片机控制电路对驱动电路进行寄存器配置、采用单片机进行模数AD采集转换、DA控制各部分功能。单片机控制电路通过从I2C对发射信号驱动电路、CDR电路进行寄存器配置，实现产品主要功能，灵活机动。
进一步的，上述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块中：还包括APD升压电路，雪崩式高灵敏度接收器件的输出端接APD升压电路，将接收到的由光信号转换的电信号经由在单片机控制电路控制下的APD升压电路后输出。所述APD升压电路包括APD电压输出、APD过压保护、APD电压静噪、APD温度补偿及RSSI换算输出。确保接收端器件工作稳定性和使用可靠性。
附图说明
图1为本发明SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块的结构原理图。
图2为电-光转换电路原理框图。
图3为本发明SFP+单纤双向密集波分收发接收电路框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明提出SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，包括光-电转换通道和电-光转换通道，其中电-光转换通道是发射电路中将从电路板上的金手指或者其它总线上传送过来的电信号转换成光信号然后从光纤上发射的电路，而光-电转换是将光纤上接收到的光信号转换成电信号，是接收通道中的重要一环。
本实施例中，由电－光转换通路组成的发射电路和光－电转换通路组成的接收电路均由单片机控制电路控制。
如图2所示，发射电路包括依次连接的发射端CDR电路、发射信号驱动电路、发射器、密集波分复用器单元。
接收电路包括所述的密集波分复用器单元、接收器、接收端CDR电路。
其中，密集波分复用器单元不论在接收电路中还是在发射电路中均使用，密集波分复用器单元接单纤光纤，在密集波分复用器单元中包括透光装置和滤光装置。
这里CDR电路包括发射CDR电路和接收CDR电路两个部分，用于数据时钟恢复，发射CDR电路将从电路板上的金手指进入的电信号进行整形输入至发射信号驱动电路，接收端CDR电路将接收到的由接收器接收光信号转换成的电信号，对该电信号进行数据时钟恢复发射到的相应到金手指，确保信号的质量。
发射信号驱动电路包括信号耦合驱动、LD电流输出、PD反馈监测、自动功率控制APC、故障报警功能。其中LD电流输出为激光器提供持续稳定干净的驱动电流，信号耦合驱动配合激光器将电信号耦合至光信号中，发射信号驱动电路包含的PD反馈监测对输出光功率进行采样和实时计算并通过所述的自动功率控制APC不断改变驱动电流的大小，从而确保光功率的恒定。上述故障报警功能对上述步骤进行双向检测，如出现异常则上报故障并关闭电流输出，起到自我保护的作用。
发射器包括制冷型发射器件和TEC控制电路，TEC控制电路在单片机控制电路控制下对制冷型发射器件进行温度控制。TEC控制电路包含TEC数据采集模块、TEC电流输出模块及TEC自动调整模块。
TEC控制电路包括依次连接的包含TEC数据采集、TEC电流输出及TEC自动调整，TEC数据采集对TEC温度AD转换的数据进行采集、TEC自动调整通过采集的数据进行计算，自动调整TEC电流输出，进而提供给TEC制冷加热所需要的电流驱动；TEC自动调整还包含自我保护功能，TEC部分出现故障或工作环境超出规定范围时，TEC自动调整将关闭输出进行保护。
在光-电转换的接收电路中，还包括APD升压电路，雪崩式高灵敏度接收器件的输出端接APD升压电路，将接收到的由光信号转换的电信号经由在单片机控制电路控制下的APD升压电路后输出。APD升压电路包括APD电压输出、APD过压保护、APD电压静噪、APD温度补偿及RSSI换算输出。确保接收端器件工作稳定性和使用可靠性。
APD电压输出为主体，通过APD电压静噪后提供出干净稳定的高压，APD温度补偿通过温补曲线计算出查找表，对不同温度下对电压的不同需求进行补偿，保证雪崩在最佳状态下，从而达到最佳灵敏度，APD过压包含对器件起到保护作用，RSSI换算输出通过单片机采样计算实现实时监控功能。
单片机控制电路是本实施例的控制中心，单片机控制电路通过主从I2C实现产品功能配置、DDMI五个监控量的输出及产品信息的读写，五个监控量为电压、温度、BIAS电路、输出光功率及输入光功率。
如图3所示，制冷型发射器件和雪崩式高灵敏度接收器件是本实施例实现转换的器件。制冷型发射器件还包括TEC制冷装置、LD发射光源及PD反馈，TEC制冷装置能将激光器温度进行采样传送给单片机控制电路计算并根据单片机控制电路指示进行制冷和加热，从而确保激光器工作在固定的温度下，进一步确保发光工作波长的稳定性。
如图3所示，雪崩式高灵敏度接收器件还包括PD收光装置、跨阻放大器、APD雪崩装置。其中，PD收光装置将微弱光信号转换为电流信号后再经过跨阻放大器放大转换成电压信号输出，在此过程中APD雪崩装置能产生雪崩效应，从而更大提高接收的灵敏度。
本发明的具体工作过程为：如图1所示，电信号通过发射部分金手指进入CDR电路发射端，经过数据整形后经由发射信号驱动电路，发射信号驱动电路配合制冷型发射器件将电信号耦合调制成光信号，在这一过程中，单片机控制电路对CDR电路和发射信号驱动电路进行寄存器配置，调整各机制单元有序地工作。TEC控制电路同时配合对制冷型发射器件的工作进行保驾护航，让制冷型发射器件工作在同一设定温度下。光信号输出后经过密集波分复用器单元，密集波分复用器单元的发射部分将启动透光装置，同时密集波分复用器单元的接收部分将启动滤光装置，这样光信号就会有序地进入到与外部应用对接的一根光纤中，实现发射电信号到光信号的转换和单纤传输功能。实现接收光信号到电信号的转换过程则为当光信号通过外部对应的一根光纤进入到SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块的密集波分复用器单元时，密集波分复用器单元的接收部分将启用透光模式，允许光信号的输入，光信号输入后到达接收电路的雪崩式高灵敏度接收器件，雪崩式高灵敏度接收器件将完成光信号到电信号的初步转换，在这一过程中将通过雪崩效应和放大，对信号进行处理，确保能接收到更微弱的光信号和输出整形后高质量的电信号，电信号进入电路主控单元的CDR电路进一步恢复输出，最终到达金手指接收部分，完成光信号到电信号的转换。
除以上所述外，本发明所述的电路主控单元还设有电源有序分配，各功能部分的电源通过单片机分别管控，设置启动先后顺序和进行保护；对参考地平面也进行区域隔离处理，减小各功能部分的相互干扰。同时还通过单片机进行设置低电压的工作模式，在保证产品性能条件下减小产品整体功耗。除此之外，在热设计和装配方面采用泥状散热胶和散热片结合进行接触式散热，可有效提高散热效率，提高产品可靠性能。
本实施例的有益效果：本发明采用发射接收双CDR电路确保高速信号质量；通过单片机控制电路对驱动电路进行寄存器配置、采用单片机进行模数AD采集转换、DA控制各部分功能；制冷型发射器件通过TEC控制确保发射器件工作在稳定的温度下，从而实现稳定的波长，保证信号传输的稳定性；雪崩式高灵敏度接收器件通过雪崩效应达到最佳灵敏度，雪崩高压采用温度补偿使之能工作在各温度点下达到最佳性能；密集波分复用器单元通过灵活控制实现发射的光不会进入接收端造成误判、同时接收的光不会进入发射端造成干扰，实现稳定的单路光链路双向传输。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当然不能以此限定本新型实施之范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明书所记载的内容作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明权利要求所涵盖范围之内。此外，摘要单元和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。
Claims (7)
1.一种SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，包括由单片机控制电路控制的由电－光转换通路组成的发射电路和光－电转换通路组成的接收电路；所述的发射电路包括依次连接的发射端CDR电路、发射信号驱动电路、发射器、密集波分复用器单元；所述的接收电路包括依次连接的所述的密集波分复用器单元、接收器、接收端CDR电路；其特征在于：
所述的密集波分复用器单元接单纤光纤，包括透光装置和滤光装置；所述的透光装置设置在发射电路中，发射器与单纤光纤之间，所述的滤光装置设置在接收电路中，单纤光纤与接收器之间。
2.根据权利要求1所述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，其特征在于：所述的发射器包括制冷型发射器件和TEC控制电路，所述的TEC控制电路在单片机控制电路控制下对所述的制冷型发射器件进行温度控制。
3.根据权利要求2所述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，其特征在于：所述TEC控制电路包含依次连接的TEC数据采集模块、TEC电流输出模块及TEC自动调整模块；所述的TEC数据采集模块对TEC温度进行采集；所述的TEC自动调整模块通过所述的TEC数据采集模块采集的数据进行计算，自动调整所述的TEC电流输出模块的输出。
4.根据权利要求1所述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，其特征在于：所述的接收器为雪崩式高灵敏度接收器件。
5.根据权利要求1所述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，其特征在于：所述单片机控制电路包括温度监控模块、电压监控模块、BIAS电流模块、输出光功率监控模块及输入光功率监控模块。
6.根据权利要求4所述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，其特征在于：还包括APD升压电路，雪崩式高灵敏度接收器件的输出端接APD升压电路，将接收到的由光信号转换的电信号经由在单片机控制电路控制下的APD升压电路后输出。
7.根据权利要求6所述的SFP+单纤双向密集波分收发一体光电模块，其特征在于：所述APD升压电路包括APD电压输出、APD过压保护、APD电压静噪、APD温度补偿及RSSI换算输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170804 |
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