專利名稱：高速單纖雙向光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及10G以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(10GEP0N)技術(shù)，特別是涉及一種高速單纖雙 向 SFP+10GEP0N0NU 光模塊。
背景技術(shù)：
隨著下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)帶寬的需求不斷增加，這些應(yīng)用包括高清IPTV廣播以及 多媒體發(fā)布系統(tǒng)等，其帶寬需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前接入技術(shù)所能夠提供的最大帶寬。因此， 10G以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(10GEP0N)技術(shù)是一個(gè)有吸引力的解決方案，可以同時(shí)與現(xiàn)有的 1GEP0N方案共存于同一光纖網(wǎng)絡(luò)。在光模塊應(yīng)用中，具有檢測(cè)光輸出功率可以為模塊用戶提供光發(fā)射器平均功率的 估算值，以此作為診斷依據(jù)，以確保模塊正常工作。在傳統(tǒng)連續(xù)模式光發(fā)射器應(yīng)用中，光功 率檢測(cè)器的數(shù)值是源自于對(duì)安裝于激光器驅(qū)動(dòng)器上的背向光敏二極管(MPD)的電流。此電 流與發(fā)射器光輸出功率近似成正比關(guān)系。然而在突發(fā)模式應(yīng)用中激光器僅在相對(duì)較短的時(shí) 間周期內(nèi)導(dǎo)通，且每次突發(fā)時(shí)間的長(zhǎng)短也不相同，這對(duì)帶寬相較于激光器調(diào)制帶寬小的光 敏二極管而言，并無(wú)法及時(shí)反應(yīng)出實(shí)際的發(fā)端光功率，而增加了突發(fā)模式應(yīng)用中光功率檢 測(cè)的困難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種高速單纖雙向光模塊。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高速單纖雙向光模塊，包括突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器、微控 制器、單纖雙向光器件、雪崩光電二極管偏壓控制電路、限幅放大器和SFP+連接器；所述突 發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器與激光器連接，在激光器上設(shè)置有背向光敏二極管，在突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器 內(nèi)部設(shè)置有背向光敏二極管取樣/維持控制電路；所述微控制器通過(guò)背向光敏二極管取樣 /維持控制電路實(shí)時(shí)獲取激光器光功率，通過(guò)激光器偏壓電流與調(diào)制電流和雪崩光電二極 管偏壓為激光器提供補(bǔ)償。通過(guò)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，使得高速單纖雙向光模塊可以工作在全溫度環(huán) 境下。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述單纖雙向光器件包括雪崩光電二極管接收器，雪崩光 電二極管接收器包含跨阻抗放大器，用于提供高速光電轉(zhuǎn)換，將接收到的局端光訊號(hào)轉(zhuǎn)成 小電壓訊號(hào)，并通過(guò)帶有時(shí)鐘訊號(hào)恢復(fù)功能的限幅放大器將訊號(hào)整形放大至收端訊號(hào)輸 出。由于采用具有頻率與訊號(hào)恢復(fù)功能的限幅放大器，可以滿足10GEP0N對(duì)收端訊號(hào)輸出 抖動(dòng)要求。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述微控制器通過(guò)查表法實(shí)現(xiàn)全溫度補(bǔ)償。其查表法如下首 先，測(cè)得全溫度下，激光器的補(bǔ)償值；其次，在實(shí)時(shí)工作時(shí)，實(shí)時(shí)獲得激光器的溫度，然后通 過(guò)查閱微控制器內(nèi)部的表格，從而獲得該溫度下的補(bǔ)償值；如果控制器的表內(nèi)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的 溫度，可以利用微控制器表內(nèi)相鄰溫度做線性插值做補(bǔ)償。通過(guò)插值做補(bǔ)償，可以提供補(bǔ)償 精度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)采用具有取樣/維持特性的突發(fā)式激光 驅(qū)動(dòng)器對(duì)背向光敏二極管電流進(jìn)行采樣，和微控制器IC控制所組成的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)光功率 檢測(cè)數(shù)字監(jiān)控功能，比起傳統(tǒng)的外部取樣/維持電路需增加一高速模擬開(kāi)關(guān)與電容，此設(shè) 計(jì)不但減少設(shè)計(jì)成本也降低了電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度，微控制器也會(huì)透過(guò)外部中斷服務(wù)程序自動(dòng) 偵測(cè)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)并輸出至外部電接口 ；本發(fā)明還通過(guò)采用具有頻率與訊號(hào)恢復(fù)功能的 限幅放大器，并搭配對(duì)電路板上高頻訊號(hào)線阻抗控制，能很好地滿足10GEP0N對(duì)收端訊號(hào) 輸出抖動(dòng)要求，可以在不同光訊號(hào)強(qiáng)度輸入下提供相同質(zhì)量的低抖動(dòng)訊號(hào)輸出，因此，不會(huì) 因下行光訊號(hào)強(qiáng)弱而影響0NU收端訊號(hào)輸出質(zhì)量。


本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中 圖1是SFP+10GEP0N0NU光模塊框架原理圖2是突發(fā)模式帶有平均TX功率檢測(cè)器與發(fā)端狀態(tài)指示之電路結(jié)構(gòu)圖； 圖3是采用具有低抖動(dòng)輸出訊號(hào)之收端電路圖； 突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1、微控制器2、單纖雙向光器件3、雪崩光電二極管(APD)偏壓控制 電路4、限幅放大器(10GLIA)5、連接器6、背向光敏二極管(MPD)21，激光器22、背向光敏二 極管取樣/維持控制電路23、1577nm雪崩光電二極管(APD)接收器31、光信號(hào)丟失(L0S) 電路32、跨阻抗放大器(TIA)33、時(shí)鐘訊號(hào)恢復(fù)器(CDRRetime)34、收端訊號(hào)(RXD)35。
具體實(shí)施例方式本說(shuō)明書中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說(shuō)明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只 是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。如圖1所示SFP+10GEP0N0NU光模塊框架原理圖，包括突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1、微 控制器2、單纖雙向光器件(B0SA)3、雪崩光電二極管(APD)偏壓控制電路4、限幅放大器 (10GLIA)5和SFP+連接器6 ；其中突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1、微控制器2和限幅放大器5分別與 SFP+連接器6連接，通過(guò)SFP+連接器6與上位機(jī)進(jìn)行通信；微控制器2分別與突發(fā)式激光 驅(qū)動(dòng)器1、單纖雙向光器件(B0SA)3和限幅放大器(10GLIA)5連接，通過(guò)微控制器2控制突 發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1、單纖雙向光器件(B0SA)3和限幅放大器(10GLIA)5的工作；其中單纖雙 向光器件(B0SA) 3連接在突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1和限幅放大器5之間，通過(guò)光纖發(fā)送和接收 fn息o突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1用于驅(qū)動(dòng)單纖雙向光器件3，突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1將TxData 轉(zhuǎn)換成光訊號(hào)傳至局端光線路終端器(OLT，OpticalLineTerminal)，并由突發(fā)訊號(hào)(Tx_ BRST)控制啟動(dòng)。以10GEP0NSFP+光模塊為例，其框架原理圖如圖1所示包括1310nm激 光器與1577nm雪崩光電二極管(APD)接收器所組成的單纖雙向光器件(B0SA)，突發(fā)式激光 驅(qū)動(dòng)器1將提供激光器偏壓電流與調(diào)制電流。微控制器利用查表法方式提供全溫度激光器 偏壓電流與調(diào)制電流和雪崩光電二極管(APD)偏壓補(bǔ)償，以確保光收發(fā)模塊可以在全溫度環(huán)境正常工作。SFP+連接器提供10GEP0N0NU光模塊與物理層的相互連接溝通。微控制器查表法具體實(shí)現(xiàn)如下首先，測(cè)得全溫度下，激光器的補(bǔ)償值。比如全溫 度為-20-85oC，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)以一定間隔(比如3oC)分別測(cè)得各個(gè)溫度下的補(bǔ)償值， 并把各個(gè)溫度及測(cè)得的對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值作為一個(gè)表存儲(chǔ)在微控制器內(nèi)部。其次，在實(shí)時(shí)工作 時(shí)，實(shí)時(shí)獲得激光器的溫度，然后通過(guò)查閱微控制器內(nèi)部的表格，從而獲得該溫度下的補(bǔ)償 值。比如當(dāng)前時(shí)間為MT，實(shí)時(shí)取得模塊(激光器)的工作溫度T，利用查找微控制器內(nèi)部存 儲(chǔ)的表，獲得表中溫度T相鄰溫度為T1和T2，并取得對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值分別為DAC1和DAC2，利 用線性插值即可得到MT時(shí)刻，溫度為T對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值為DACr=DACl+(T-Tl)*(DAC2-DACl)/ (T2-T1)。需要注意的是，也可以采用其它插值方法，比如二次插值等。本發(fā)明中的光模塊能夠?qū)崟r(shí)指示輸出和突發(fā)模式應(yīng)用中的光功率。如圖2所示， 突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1與激光器22連接，在激光器上設(shè)置有背向光敏二極管(MPD)21，背向 光敏二極管取樣/維持控制電路23設(shè)置在突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部。當(dāng)發(fā)端突發(fā)開(kāi)啟時(shí) (Tx_BRSTenable)，突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1將開(kāi)啟激光器22，并將TxData轉(zhuǎn)換成光訊號(hào)上傳 至光線路終端器，同時(shí)背向光敏二極管21對(duì)激光器22光功率進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換為電流，藉由電 阻R1將電流轉(zhuǎn)成電壓，突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器1的MPD輸入端會(huì)對(duì)電阻R1上的電壓進(jìn)行取樣 并儲(chǔ)存在內(nèi)部取樣/維持電容中；等到突發(fā)關(guān)閉時(shí)，該電壓將會(huì)從突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器的MPD 輸出端輸出至微控制器2的A/D轉(zhuǎn)換器；同時(shí)它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)(BRST0UT)啟動(dòng)微處 理器外部中斷服務(wù)程序開(kāi)始進(jìn)行電壓取樣，微處理器將在100微秒內(nèi)完成采樣，并將采樣 值儲(chǔ)存到EEPR0M中。由于激光輸出光功率強(qiáng)度與背向光敏二極管電流IPD成正比，且R1 上的電壓VPD=IPD*R1，所以通過(guò)通過(guò)采樣VPD來(lái)表示激光輸出光功率。本發(fā)明中的光模塊具有頻率與訊號(hào)恢復(fù)功能的限幅放大器，以滿足10GEP0N對(duì)收 端訊號(hào)輸出抖動(dòng)要求。如圖3所示，微控制器2與光信號(hào)丟失(L0S)電路32、限幅放大器 5、時(shí)鐘訊號(hào)恢復(fù)器(⑶RRetime)34、收端訊號(hào)(RXD)35依次連接；微控制器2與雪崩光電二 極管(APD)偏壓控制電路4、1577nm雪崩光電二極管(APD)接收器31、跨阻抗放大器(TIA) 33、限幅放大器(LIA)5依次連接。1577nm雪崩光電二極管(APD)接收器31包含跨阻抗放 大器(TIA) 33，用于提供高速光電轉(zhuǎn)換，將接收到光訊號(hào)轉(zhuǎn)成小電壓訊號(hào)，并通過(guò)帶有時(shí)鐘 訊號(hào)恢復(fù)功能(⑶RRetime)的限幅放大器(LIA)將訊號(hào)整形放大至收端訊號(hào)(RXD)輸出。微控制器與APD偏壓控制電路將使得APD可以穩(wěn)定操作于不同工作溫度。APD將 接收到的光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電流訊號(hào)并藉由跨阻抗放大器轉(zhuǎn)換成小電壓訊號(hào)，限幅放大器進(jìn)一 步將小電壓訊號(hào)放大。放大后的電訊號(hào)經(jīng)由時(shí)鐘訊號(hào)恢復(fù)器將訊號(hào)整形輸出，達(dá)到不同光 訊號(hào)強(qiáng)度輸入下提供相同質(zhì)量的低抖動(dòng)訊號(hào)輸出。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
一種高速單纖雙向光模塊，包括突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器、微控制器、單纖雙向光器件、雪崩光電二極管偏壓控制電路、限幅放大器和SFP+連接器；其特征在于，所述突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器與激光器連接，在激光器上設(shè)置有背向光敏二極管，在突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)置有背向光敏二極管取樣/維持控制電路；所述微控制器通過(guò)背向光敏二極管取樣/維持控制電路實(shí)時(shí)獲取激光器光功率，通過(guò)激光器偏壓電流與調(diào)制電流和雪崩光電二極管偏壓為激光器提供補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速單纖雙向光模塊，其特征在于所述單纖雙向光器件包 括雪崩光電二極管接收器，雪崩光電二極管接收器包含跨阻抗放大器，用于提供高速光電 轉(zhuǎn)換，將接收到的局端光訊號(hào)轉(zhuǎn)成小電壓訊號(hào)，并通過(guò)帶有時(shí)鐘訊號(hào)恢復(fù)功能的限幅放大 器將訊號(hào)整形放大至收端訊號(hào)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速單纖雙向光模塊，其特征在于所述微控制器通過(guò) 查表法實(shí)現(xiàn)全溫度補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高速單纖雙向光模塊，包括突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器、微控制器、單纖雙向光器件、雪崩光電二極管偏壓控制電路、限幅放大器和SFP+連接器；其中突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器、微控制器和限幅放大器分別與SFP+連接器連接，通過(guò)SFP+連接器與上位機(jī)進(jìn)行通信；微控制器分別與突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器和限幅放大器連接；單纖雙向光器件連接在突發(fā)式激光驅(qū)動(dòng)器和限幅放大器之間。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)成本減少，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度降低，且能很好地滿足10GEPON對(duì)收端訊號(hào)輸出抖動(dòng)要求，可以在不同光訊號(hào)強(qiáng)度輸入下提供相同質(zhì)量的低抖動(dòng)訊號(hào)輸出，不會(huì)因下行光訊號(hào)強(qiáng)弱而影響ONU收端訊號(hào)輸出質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01S3/09GK101854211SQ201010195619
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者T·里爾杰伯格, 盧勇, 周一鳴, 李世剴 申請(qǐng)人:索爾思光電(成都)有限公司