CN109547114A - 一种sfp封装100g光电接收模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种SFP封装100G光电接收模块，包括：光电接收模块本体，还包括内部设置所述的光电接收模块本体的SFP结构、设置于所述的SFP结构一侧的光口结构，所述光电接收模块本体包括依次相连的光电转换单元、信号处理单元、数据接口单元，所述的光电转换单元与所述的光口结构相连接，所述的光电转换单元用于将接收到的光信号转换成电信号，所述的信号处理单元用于处理所述的电信号，所述的数据接口单元用于进行将所述的电信号进行数据输出至设备。实施本发明的一种SFP封装100G光电接收模块体积小，应用密度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信模块，特别涉及一种SFP封装100G光电接收模块。
背景技术
目前，随着运营商骨干线路带宽的大幅扩容提升，高速率接口的快速换代升级，基于10G、40G接口的光电接收已经不能满足应用要求，100G接口发展成为趋势使然。SFP（Small Form-factor Pluggables）是一种小型化封装尺寸的光电收发模块，主要应用在10G的封装结构。目前市场上应用于100G数据采集分流的光电接收模块主要为CFP2、QSFP28封装，但两者的封装尺寸依然较大，如果同一面板大小的情况下，使用的数量远低于SFP封装产品，从而间接导致同一面板密度下的整体数据处理能力无法得到最优化的配置。
发明内容
为了解决以上的问题，本发明提供一种体积小、应用密度高的光电收发器。
本发明公开了一种SFP封装100G光电接收模块，包括：光电接收模块本体，还包括内部设置所述的光电接收模块本体的SFP结构、设置于所述的SFP结构一侧的光口结构，所述光电接收模块本体包括依次相连的光电转换单元、信号处理单元、数据接口单元，所述的光电转换单元与所述的光口结构相连接，所述的光电转换单元用于将接收到的光信号转换成电信号，所述的信号处理单元用于处理所述的电信号，所述的数据接口单元用于进行将所述的电信号进行数据输出至设备。
进一步地，所述的光电转换单元包括：光电接收探测器、跨阻放大器、反馈电路、采样电路以及波分复用器，其中，所述的光电接收探测器完成光信号到电信号的转换；所述的跨阻放大器用于对所述的电信号进行放大整形；所述的反馈电路用于对所述的光信号进行反馈，形成反馈信号输入到所述的采样电路以校正采样电路的采样值；所述的波分复用器用于将接收到的总光进行分波。
进一步地，所述信号处理单元包括微处理器芯片、信号限幅放大电路、时序电路，其中，所述的信号限幅放大电路、时序电路均与所述的微处理器芯片相连，所述的时序电路用于控制所述的采样电路的采样时机，所述的信号限幅放大电路用于放大所采样的信号。
进一步地，所述数据接口单元包括数据链路接收单元、I2C通信接口、电源接口以及监控接口，其中，所述的数据链路接收单元用于以四路差分数据信号的方式接收100G的光信号；I2C（Inter-Integrated Circuit，内部整合电路）通信接口用于控制是否对所述的光电接收模块本体进行读写操作；电源接口用于给所述的光电接收模块本体进行供电；监控接口用于监控所述的光信号的质量。
进一步地，所述的SFP结构包括底座、上盖以及固定部，所述的上盖用于盖合所述的底座，所述的固定部通过螺丝固定所述的上盖及底座。
进一步地，所述的固定部还包括凹凸卡口，用于插拔光纤。
进一步地，所述的光口结构包括光口，所述的光口与外界插拔光纤处于同轴方向。
进一步地，所述的100G的光信号可分成四路25G的数据链路的差分信号。
实施本发明的一种SFP封装100G光电接收模块，具有以下有益的技术效果：
区别于现有技术中光电接收模块光电接收模块封闭体积大，导致同一主板数据处理能力不高的不足，本技术方案采用SFP （Small Form-factor Pluggables）封装，SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量，100G光电接收小型化模块体积小，应用密度高，功耗低，散热性能好；能完成100G光信号的接收，接收灵敏度高，性能稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种SFP封装100G光电接收模块的模块功能图；
图2为本发明图1中数据接口单元上下排引脚定义图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1及图2，本发明的实施例，一种SFP封装100G光电接收模块1，包括：光电接收模块本体10，还包括内部设置光电接收模块本体10的SFP结构20、设置于SFP结构20一侧的光口结构30，光电接收模块本体10包括依次相连的光电转换单元11、信号处理单元12、数据接口单元13，光电转换单元11与光口结构30相连接，光电转换单元11用于将接收到的光信号转换成电信号，信号处理单元12用于处理电信号，数据接口单元13用于进行将电信号进行数据输出至设备。
由于行业内，SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量，同一PCB板上可插的模块越多，处理的数据量就越大，处理能力上升。
光电转换单元11包括：光电接收探测器、跨阻放大器、反馈电路、采样电路以及波分复用器，其中，光电接收探测器完成光信号到电信号的转换；跨阻放大器用于对电信号进行放大整形；反馈电路用于对光信号进行反馈，形成反馈信号输入到采样电路以校正采样电路的采样值；波分复用器用于将接收到的总光进行分波。
光电转换单元11包括4路光电接收探测器、4路跨阻放大器、反馈电路、采样电路及波分复用器。
波分复用器将收到的总光进行分波，分解波长典型值为1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm；波长范围满足协议规定1294.53~1296.59nm、1299.02~1301.09nm、1303.54~1305.63nm、1308.09~1310.19nm。
4路光电探测器完成光信号到电信号的转换，并具备快速AGC探测，保证接收性能稳定性，同时能探测最低-15dBM的光，保证高灵敏度接收。
4路跨阻放大器对探测器转换的电流信号进行放大整形，形成电压信号，送至后端数据信号处理单元。
反馈电路将对接收的光进行转换，为后端控制信号处理单元提供原始的采样值。
光电接收探测器包括接收光信号的光电二极管阵列，光电二极管阵列对应连接的跨阻 / 限幅放大器， 光引擎将光纤带传输的光信号耦合到光电二极管阵列上，光电二极管阵列将光信号转换为电信号，传输至对应连接的跨阻 / 限幅放大器，并转换为差分信号，传输至反馈电路、采样电路及波分复用器后至主板。
信号处理单元12包括微处理器芯片、信号限幅放大电路、时序电路，其中，信号限幅放大电路、时序电路均与微处理器芯片相连，时序电路用于控制采样电路的采样时机，信号限幅放大电路用于放大所采样的信号。
信号处理单元12包含数据信号处理电路和控制信号处理电路。
其中，数据信号处理电路包括EQ、LA、CDR、Driver。
EQ是指数据均衡，每个通道的输入级包括连续时间线性均衡，可进行0-12dB线性均衡调节；
LA指信号限幅放大，切具备限幅电平调整的功能，限幅电平调整用于补偿直流电平的任何偏移的输入信号，限幅电平调节电压范围可在±200mV范围内编程；
CDR指时钟和数据恢复，其根据数据信号的特点，找到采样数据的最佳时钟相位，使数据恢复稳定可靠；
Driver指输出驱动器，其具备200mVppd 至1100mVppd范围的驱动能力。
控制信号处理电路主要由MCU（(Microcontroller Unit，微控制单元)搭建，控制信号处理电路主要通过内部信号采样，算法计算实现，能实现电源电压，温度，接收光功率的实时监控和报警指示。并通过内部I2C通信对数据信号处理单元进行寄存器配置，调节各项重要参数，使数据信号达到最佳处理效果。
数据接口单元13包括数据链路接收单元、I2C通信接口、电源接口以及监控接口，其中，数据链路接收单元用于以四路差分数据信号的方式接收100G的光信号；I2C通信接口用于控制是否对光电接收模块本体进行读写操作；电源接口用于给光电接收模块本体进行供电；监控接口用于监控光信号的大小。
如图2所示，其中4路25G数据链路为差分信号，包括L0_RX-和L0_RX+、L1_RX-和L1_RX+、L2_RX-和L2_RX+、L3_RX-和L3_RX+。
I2C通信接口由M_SEL、SDA、SCL组成，其中M_SEL为片选作用，当M_SEL为低电平时，模块则响应I2C总线，允许对模块进行I2C读写操作，当M_SEL为高电平时，模块则不响应I2C总线，不允许对模块进行I2C读写操作；SDA为I2C数据线，SCL为I2C时钟线，完全按照I2C总线协议规范进行设计。
电源接口中pin2和pin9为VCC、pin1、pin10、pin11、pin20为GND，设计可支持每pin电流1A的容限，确保整体模块的稳定供电。
监控接口包含RX_LOS、LOL、M_ABS。其中M_ABS功能为模块在位检测，当模块在位时输出低电平，空位时输出高电平，***板需上拉10K电阻，此功能更便于用户监控面板上模块的使用数量；RX_LOS为模块光功率告警指示功能，当输入光过小时，超出设定值，则产生告警高电平输出，提示用户需要加大光功率；LOL为信号失锁指示，当信号质量太差时则会产生高电平输出，提示用户检测信号质量。
SFP结构20包括底座，上盖以及固定部，上盖用于盖合底座，固定部通过螺丝固定上盖及底座。
固定部还包括凹凸卡口，用于插拔光纤。
光口结构30包括光口，光口与外界插拔光纤处于同轴方向。
结构单元包括小型化的SFP结构和光口结构。
小型化的SFP结构包括底座、上盖、固定装置、解锁装置。
底座和上盖为产品提供装配支撑，设计根据产品布局进行内部台阶分布，达到最佳散热性能；
固定装置采样凹凸卡口和2个螺丝进行固定，简化生产操作。
解锁装置采样杠杆式方式，更便于实际使用过程中的插拔操作。
光口结构通过精密化设计，确保光口与外界插拔光纤处于同轴方向，保证光的最大限度接收。
100G的光信号可分成四路25G的数据链路的差分信号。
本SFP封装100G光电接收模块1的工作过程为：
100G光电接收小型化模块通过结构单元中的光口结构进行光信号的接收，此时的光信号为远端传输过来的总光，总光包括4个信号通道L0、L1、L2、L3。总光经过光口结构到达光电转换单元的波分复用器，波分复用器对总光进行分波，将4个信号通道分别对应分解输出至4路光电探测器，4路光信号波长分别对应为L0：1295.56nm、L1：1300.05nm、L2：1304.58nm、L3：1309.14nm。4路光电探测器将光信号转为电信号，经过跨阻放大输出至数据信号处理单元。此过程中光电转换单元的反馈电路将对接收到的光功率进行镜像反馈至控制信号处理单元，为实时监测提供信息支撑。数据信号处理单元同样也为对应的4路，4路数据信号处理单元经由EQ、LA、CDR、Driver……进行相应处理后，4路数据信号分别对应到数据接口单元，进行信号输出，4路数据信号均为差分信号，差分阻抗控制要求为100欧姆。数据接口单元与应用设备对接，设备通过数据接口传送的数据则完成信号的接收传输过程。在这一过程中，控制信号处理单元对各过程进行监测，同时通过寄存器配置，保证整个模块工作过程中的稳定可靠性。
实施本发明的一种SFP封装100G光电接收模块，具有以下有益的技术效果：
区别于现有技术中光电接收模块光电接收模块封闭体积大，导致同一主板数据处理能力不高的不足，本技术方案采用SFP （Small Form-factor Pluggables）封装，100G光电接收小型化模块体积小，应用密度高，功耗低，散热性能好；
能完成100G光信号的接收，接收灵敏度高，性能稳定；
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种SFP封装100G光电接收模块，包括：光电接收模块本体，其特征在于，还包括内部设置所述的光电接收模块本体的SFP结构、设置于所述的SFP结构一侧的光口结构，所述光电接收模块本体包括依次相连的光电转换单元、信号处理单元、数据接口单元，所述的光电转换单元与所述的光口结构相连接，所述的光电转换单元用于将接收到的光信号转换成电信号，所述的信号处理单元用于处理所述的电信号，所述的数据接口单元用于进行将所述的电信号进行数据输出至设备。
2.根据权利要求1所述的SFP封装100G光电接收模块，其特征在于，所述的光电转换单元包括：光电接收探测器、跨阻放大器、反馈电路、采样电路以及波分复用器，其中，所述的光电接收探测器完成光信号到电信号的转换；所述的跨阻放大器用于对所述的电信号进行放大整形；所述的反馈电路用于对所述的光信号进行反馈，形成反馈信号输入到所述的采样电路以校正采样电路的采样值；所述的波分复用器用于将接收到的总光进行分波。
3.根据权利要求2所述的SFP封装100G光电接收模块，其特征在于，所述信号处理单元包括微处理器芯片、信号限幅放大电路、时序电路，其中，所述的信号限幅放大电路、时序电路均与所述的微处理器芯片相连，所述的时序电路用于控制所述的采样电路的采样时机，所述的信号限幅放大电路用于放大所采样的信号。
4.根据权利要求1所述的SFP封装100G光电接收模块，其特征在于，所述数据接口单元包括数据链路接收单元、I2C通信接口、电源接口以及监控接口，其中，所述的数据链路接收单元用于以四路差分数据信号的方式接收100G的光信号；I2C通信接口用于控制是否对所述的光电接收模块本体进行读写操作；电源接口用于给所述的光电接收模块本体进行供电；监控接口用于监控所述的光信号的质量。
5.根据权利要求1所述的SFP封装100G光电接收模块，其特征在于，所述的SFP结构包括底座、上盖以及固定部，所述的上盖用于盖合所述的底座，所述的固定部通过螺丝固定所述的上盖及底座。
6.根据权利要求5所述的SFP封装100G光电接收模块，其特征在于，所述的固定部还包括凹凸卡口，用于插拔光纤。
7.根据权利要求5所述的SFP封装100G光电接收模块，其特征在于，所述的光口结构包括光口，所述的光口与外界插拔光纤处于同轴方向。
8.根据权利要求4所述的SFP封装100G光电接收模块，其特征在于，所述的100G的光信号可分成四路25G的数据链路的差分信号。
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