专利名称：可插拔光模块及电/光信号转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤通信系统中的信号转换装置，尤其涉及一种可插 拔光模块及电/光信号转换装置。
技术背景通信技术的不断发展，对通信系统提出了高密度、低功耗的需求， 一种新型光模块如SFP (小型化可插拔光模块)、XFP (IOG小型化可插拔光模块)、SFP + 、 XFP-E、 QSFP、 X40、 XENPAK等可插拔光模块应运而生。这些可插拔光模块 具有小型化，功耗低、可插拔等优点，并能够提供I2C (集成电路互联)总线接 口作为管理控制接口等。其中12C总线是Philips公司定义的两线式同步串行 数据传输总线，用于连接微控制单元及其外围设备。SFP光模块是一种串行的光电转换模块，它能够实现信号的电/光和光/电转 换。如图l所示，SFP光模块的功能电路主要包括三部分控制部分、接收部分 和发射部分。其中，控制部分是一个控制单元，这个控制单元实现SFF- 8472规定的实 时诊断功能，通过I2C总线与用户板进行通信，实时监测接收部分的温度和供 电电压、发射部分的温度和供电电压、发射部分的激光器的偏置电流以及发射 和接收的光功率。接收部分包括接收机UOSA)和限幅放大器(limiting amplifier),并内含一个前置放大器(图1未示出)。接收部分主要是实现信号 的光/电转换，其工作原理是接收机将收到的微弱高速光信号，经过光电转换 和前置放大后，转换成对应的差分电信号输出给限幅放大器，实现二次放大。 发射部分包括激光器(TOSA)和驱动电路(Laser driver )。发射部分主要是实 现信号的电/光转换，其工作原理是外部输入的高速差分电信号通过驱动电路 调制到激光器上，从而实现信号的电光转换。SFP的管脚图如图2所示，其管脚 定义如图3所示。XFP的内部原理图如图4所示。XFP光^^莫块是一种串行的光电转换才莫块，它能够实现信号的电/光和光/电转换。XFP光模块的功能电路主要包括三部分控 制部分、接收部分和发射部分。其中，控制部分主要是一个控制单元，这个控制单元实现XFP MSA规定的 实时诊断控制功能，通过I2C总线与用户板进行通信，实时监测接收部分的温 度和供电电压、发射部分的温度和供电电压、发射部分的激光器的偏置电流以 及发射和接收的光功率。接收部分包括接收机U0SA)、带限幅放大功能的信号 调节器(signal conditioner )。接收机内含一个前置放大器(图4中未示出)。 接收部分主要是实现信号的光/电转换，其工作原理是接收机将收到的微弱高 速光信号经过光电转换和前置放大后，转换成对应的差分电信号输出，带限幅放 大功能的信号调节器收到该差分电信号后，进行放大整形并输出。发射部分包 括激光器(T0SA)、驱动电3各(Laser driver)和信号调节器(signal conditioner )。发射部分主要是实现信号的电/光转换，其工作原理是外部输 入的高速差分电信号经过信号调节器整形后，通过驱动电路调制到激光器上， 从而实现信号的电/光转4t XFP的管脚图如图5所示，其管脚定义如图6所示。在光纤通信中，当跨段损耗较大时，必须采用光放大器以提高光纤的入射 功率，以满足链^I4员耗预算要求。当光纤的入射功率超过一定的门限值时，光 纤的出射功率不随入射功率的增加而增加，反而下降，这就是所谓的受激布里 渊散射(SBS)效应。由于受激布里渊背向散射效应，将向前传输的光信号转变 为背向布里渊散射光，造成前向传输的光功率波动，因而严重劣化了系统的传 输性能。上面提到的门限值即为SBS的阈值，它与光纤以及激光器的特性有关。 激光器的输出频"if^宽，SBS的阈值越大。当对激光器进行脉沖调制时，若注入的电流是变化的，那么有源区里的载 流子浓度就会随之变化，进而导致折射率发生变化，使得谐振频率发生变化， 最终引起激光器发射出的光子的频谱被拓宽。经理论和实验证明，将光模块激 光器的出射光频语适当展宽，就可以显著地提高SBS的阈值，从而降低在高功 率入纤情况下SBS对系统的影响。因此，提高SBS阚值是非常必要的。
对于提高SBS阈值，常用的方法是在不影响系统性能下，给光模块提供 一个低频微扰信号，增大激光器的谱宽，也即光载波的有效频谱宽度，降低平 均功率谱密度，从而提高SBS的阈值。对于普通光模块而言，由于其在管脚定义上预留了扰动信号输入端口，因 此，对于这类光模块而言，扰动信号可以通过外部扰动电路产生，并通过预留 的扰动信号输入端口实现对光模块的加扰工作。但是对于可插拔光模块而言，由于可插拔光模块本身并没有定义加扰功 能，并且从其管脚图中可以看出，其管脚定义中也没有预留扰动信号的输入端， 因此，这就限制了可插拔光模块在长距离、高入射光功率情况下的应用。 实用新型内容本实用新型提供一种能够在高入射功率、长距离传输中应用的可插拔光模 块及电/光信号转换装置。本实用新型可插拔光模块采用以下技术方案可插拔光模块，包括激光器，与所述激光器的输入端连接的驱动电路，还 包括耦合电路和扰动电路，所述耦合电路的一端与所述扰动电路连接，另一 端与所述激光器的输入端连接；所述扰动电路产生的扰动电流，经所述耦合电路衰减后，输出到所述激光 器的输入端；同时，所述驱动电路产生的驱动电流，输出到所述激光器的输入 端；所述激光器将输入的电流进行转换。本实用新型电/光信号转换装置采用以下技术方案一种电/光信号转换装置，包括可插拔光模块以及设置于可插拔光模块外 部的耦合电路和扰动电路；所述可插拔光模块包括激光器，以及与所述激光器 的输入端连接的驱动电路；所述耦合电路的一端与所述扰动电路连接，另一端 连接到所述可插拔光模块的管脚上；所述扰动电路产生的扰动电流，经所述耦合电路衰减后，通过所述可插拔 光模块的管脚输出到激光器的输入端；同时，所述驱动电路产生的驱动电流， 输出到所述激光器的输入端；所述激光器将输入的电流转换成光信号。本实用新型将可插拔光模块与扰动功能相结合，将扰动电路产生的扰动电 流，经耦合电路衰减后，与驱动电路产生的驱动电流一起，输出到激光器的偏 置管脚，由激光器对输入的电流信号进行电/光转换。通过加载在激光器驱动电 流上的微扰电流，对激光器的偏置点进行微弱调制，从而增大激光器的镨宽， 提高SBS的阈值，提高可插拔光模块的传输性能，延长可插拔光模块的传输距 离，使具有扰动功能的可插拔光模块能够在高入射功率、长距离传输中应用。另外，本实用新型电/光信号转换装置，对于不具有扰动功能的可插拔光模 块，也可通过设置的外部扰动电路和耦合电路，经过可插拔光模块的管脚，将 扰动电流输入到可插拔光模块中；该扰动电流与驱动电路产生的驱动电流一 起，输出到激光器的偏置管脚上。通过加载在激光器驱动电流上的孩t扰电流， 对激光器的偏置点进行微弱调制，从而增大激光器的谱宽，提高SBS的阈值。 从而，使得不具有扰动功能的可插拔光模块能够在高入射功率、远距离传输中 应用。
图1是现有技术中SPF光模块的内部原理图；图2是现有技术中SPF光模块的引脚图；图3是现有技术中SPF光模块的引脚定义图；图4是现有技术中XPF光模块的内部原理图；图5是现有技术中XPF光模块的引脚图；图6是现有技术中XPF光模块的引脚定义图；图7是本实用新型的原理图；图8是本实用新型的耦合电路由一个电阻和一个电容相串连组成时的应用 原理图；图9是本实用新型的耦合电路由一个电阻和一个电容相串连组成时的另一 应用原理图； 图IO是本实用新型的扰动电路的应用原理图； 图ll是本实用新型采用12C总线进行控制时的原理图； 图12是本实用新型电/光信号转换装置的原理图。
具体实施方式
为使本实用新型技术方案的优点更加清楚，
以下结合附图和具体实施例对 本实用新型可插拔光^^莫块作进一步的详细说明。如图7所示，本实用新型可插拔光模块包括激光器，与激光器的输入端 连接的驱动电路，还包括耦合电路和扰动电路，耦合电路的一端与扰动电路 连接，另一端与激光器的输入端连接；扰动电路产生的扰动电流，经耦合电路 衰减后，与驱动电路产生的驱动电流一起，输出到激光器的输入端，也即激光 器的偏置管脚上，由激光器对输入的电流进行电/光转换。通过加载在可插拔光 模块激光器驱动电流上的微扰电流，对激光器的偏置点进行微弱调制，改变激 光器内部的栽流子浓度，从而增大激光器的谱宽，提高SBS的阈值，提高光模 块的传输性能，使其能够应用在长距离、高入射功率的情况下。对于耦合电路来讲，本实用新型对其实现形式不作限定。其一种实现形式 可以为一串连的电阻和电容组成的阻容耦合电路。电阻和电容组成的阻容耦合 电路构成了一个衰减网络，并能够防止驱动电流对扰动电流的干扰。如图8所 示，该电阻及电容可以是一个也可以是多个，且该电阻可为一可调电阻也可以 是不可调电阻。当该电阻是可调电阻时，在设置该可插拔光模块的过程中，可 通过调整该可调电阻的阻值大小而能够调整扰动电流的幅度。该可调电阻的输 入端与扰动电路连接，输出端与电容的一端连接，电容的另一端极连接到激光 器的偏置管脚。另外，如图9所示，该衰减网络的形式还可为电容的一端与 扰动电路连接，电容的另一端与可调电阻的一端连接，而可调电阻的另一端连 接到激光器的偏置管脚。扰动电路产生的扰动电流信号经过该衰减网络后，成为一个具有合适幅度 和频率的扰动电流信号后，与驱动电路产生的驱动电流一起，输入到激光器的
偏置管脚，使得SBS的阈值达到最优值。因此，具有耦合电路，也即衰减网络的可插拔光模块，能够更好的控制输入到激光器的偏置引脚上的扰动电流，从而能够更好的调整激光器的谱宽，提高SBS的阁值。所述的扰动电路的实现形式本实用新型同样不作限定。扰动电路的实现形 式如图10所示，包括一时钟发生电路，及与时钟发生电路输出端连接的数字分 频电路，数字分频电路的输出端与耦合电路连接。那么，数字分频电路将时钟 发生电路的时钟信号进行分频，产生扰动电流。该扰动电流经耦合电路后，与 驱动电路产生的驱动电流一起，输出到激光器的偏置管脚。在本实用新型中，时钟发生电路可利用可插拔光模块本身的时钟源，数字 分频电路可以用数字分频器来实现。另外扰动电路也可以通过软件的方式实现。例如可以通过编写程序，使得 可插拔光模块内部的控制单元的某个I/O 口输出具有一定频率和幅度的扰动电 流。该扰动电流经耦合电路后，与驱动电路产生的驱动电流一起，输出到激光 器的偏置管脚上。另外，由于不同厂商的激光器的特性参数不同，因此其相应的最佳扰动电流 的频率和幅值也不同。在生产光模块时，可以根据不同可插拔光模块的激光器 的SBS阈值，计算出扰动电流的最佳幅度值和频率值，存储在可插拔光模块内 部的寄存单元中，因此在该可插拔光模块工作时，可插拔光模块内部的控制单 元可调用该最佳幅度值和频率值，以对扰动电路进行控制。如图ll所示，本实用新型通过I2C总线对扰动电路进行使能控制。由于可 插拔光模块是插在单板上的，单板上设置有CPU等控制单元。因此，CPU等控制 单元发出的使能控制信号通过I2C总线发送给可插光拔模块内部的控制单元， 由可插拔光模块内部的控制单元根据该使能控制信号，对扰动电路进行使能控 制。此外，本实用新型还可通过I2C总线实现扰动信号频率和幅度的调节。在用 户使用本实用新型所迷的可插拔光模块时，用户可以通过设置在单板上的CPU
设置扰动电流的幅度和频率值，并由CPU通过I2C总线发送给可插拔光模块内 部的控制单元；该控制单元控制扰动电路输出最佳的扰动电流。在利用了 I2C 总线实现扰动信号频率和幅度的可调节之后，可以更好的调整SBS阈值，使其 达到最佳值，提升光模块的传输性能。在某些特殊情况下，若要对不具有扰动功能的可插拔光模块施加扰动功 能，对于SFP这类可插拔光模块而言，由于其6 (模式定义0)、 7(速率选择) 管脚通常不使用，因此可分别用来输入外加扰动信号。但是对于XFP这类不具 有扰动功能的可插拔光模块而言，由于其本身管脚的设置以及对管脚的定义限 制，因此，不能通过外加扰动信号这一方式实现对XFP这类模块的加扰。如图12所示，本实用新型电/光信号转换装置，包括小型化可插拔光模 块和设置于所述小型化可插拔光模块外部的耦合电路和扰动电路；所述小型化 可插拔光模块包括激光器，以及与所述激光器的输入端连接的驱动电路；所述 耦合电路的一端与所述扰动电路连接，另一端与连接到所述小型化可插拔光模 块的6或7管脚上。所述扰动电路产生的扰动电流，经所述耦合电路衰减后， 通过所述小型化可插拔光模块的6或7管脚输入到所述小型化可插拔光模块， 并与所述驱动电路产生的驱动电流一起，输出到所述激光器的输入端，所述激 光器将输入的电流进行电/光转换。所述扰动电路包括时钟发生电路，及与所述时钟发生电路的输出端连接的 数字分频电路；所述数字分频电路的输出端，连接到所述小型化可插拔光模块 的6或7管脚上。所述数字分频电路将所述时钟发生电路的时钟信号进行分频，产生扰动电 流。所述数字分频电路为数字分频器或FPGA (现场可编程门阵列)。综上所述，本实用新型将可插拔光模块与扰动功能相结合，将扰动电路产 生的扰动电流经耦合电路后，与驱动电路产生的驱动电流一起，输出到激光器 的偏置管脚；通过加栽在激光器驱动电流上的孩i扰电流，对激光器的偏置点进 行微弱调制，从而增大激光器的语宽，提高SBS的阈值，提高光模块的传输性
能，使具有扰动功能的可插拔光模块能够在高入射功率、长距离传输中应用， 市场竟争力更强。另外，由于本实用新型利用12C总线对扰动电路进行使能控制，并调节扰动信号的幅度和频率大小，因此该可插拔光模块可适用于不同的激光器。在利用12C总线实现扰动信号频率和幅度的可调节之后，可以更好的提高SBS阈值， 使其达到最佳值，提升光模块的传输性能。同时，本实用新型可以利用可插拔光模块本身的资源实现对激光器的加扰功能，因此，本实用新型可降低生产成本。此外，本实用新型电/光信号转换装置还通过外部扰动电路和耦合电路，对 不具有扰动功能的可插拔光模块施加扰动功能，这就使得不具有扰动功能的可 插拔光模块的应用范围更加广阔，并能够在高入射功率、远距离传输中应用。当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其 实质的情况下，本领域技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改变和变 形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求1、 一种可插拔光模块，包括激光器，与所述激光器的输入端连接的驱动电路，其特征在于还包括耦合电路和扰动电路，所述耦合电路的一端与所述扰 动电路连接，另一端与所述激光器的输入端连接；所述扰动电路产生的扰动电流，经所述耦合电路衰减后，输出到所述激光 器的输入端；同时，所述驱动电路产生的驱动电流，输出到所述激光器的输入 端；所述激光器将输入的电流转换成光信号。
2、 根据权利要求1所述的可插拔光模块，其特征在于所述耦合电路为电 阻和电容组成的串联电路。
3、 根据权利要求1所述的可插拔光模块，其特征在于所述扰动电路包括 时钟发生电路，及与所述时钟发生电路的输出端连接的数字分频电路；所述数 字分频电路的输出端连接到耦合电路；所述数字分频电路将所述时钟发生电路的时钟信号进行分频，产生扰动电流。
4、 根据权利要求3所述的可插拔光模块，其特征在于所述数字分频电路 为数字分频器。
5、 根据权利要求4所述的可插拔光模块，其特征在于所述时钟发生电路 的输入端与I2C总线连接。
6、 一种电/光信号转换装置，其特征在于包括可插拔光;^莫块以及设置于 可插拔光模块外部的耦合电路和扰动电路；所述可插拔光模块包括激光器，以 及与所述激光器的输入端连接的驱动电路；所述耦合电路的一端与所述扰动电 路连接，另一端连接到所述可插拔光模块的管脚上；所述扰动电路产生的扰动电流，经所述耦合电路衰减后，通过所述可插拔 光模块的管脚输出到激光器的输入端；同时，所述驱动电路产生的驱动电流， 输出到所述激光器的输入端；所述激光器将输入的电流转换成光信号。
7、 根据权利要求6所述的电/光信号转换装置，其特征在于所述可插拔 光模块为小型化可插拔光模块，所述可插拔光模块的管脚为小型化可插拔光模 块的模式定义0管脚或速率选择管脚。
8、 根据权利要求7所述的电/光信号转换装置，其特征在于所述扰动电 路包括时钟发生电路，及与所述时钟发生电路的输出端连接的数字分频电路； 所述数字分频电路的输出端，连接到所述小型化可插拔光模块的模式定义0管 脚或速率选择管脚上；所述数字分频电路将所述时钟发生电路的时钟信号进行分频，产生扰动电流。
9、 根据权利要求8所述的电/光信号转换装置，其特征在于所述数字分 频电路为数字分频器或现场可编程门阵列。
专利摘要本实用新型公开了一种可插拔光模块及电/光信号转换装置，涉及光纤通信系统中的信号转换装置，为提供一种能够在高入射功率、长距离传输中应用的可插拔光模块及电/光信号转换装置而发明。可插拔光模块包括激光器，驱动电路，耦合电路和扰动电路；耦合电路的一端与扰动电路连接，另一端与激光器的输入端连接。电/光信号转换装置包括可插拔光模块和设置于可插拔光模块外部的耦合电路和扰动电路；可插拔光模块包括激光器和驱动电路；耦合电路的一端与扰动电路连接，另一端连接到可插拔光模块的管脚上。本实用新型能增大激光器的谱宽，提高SBS的阈值，使具有扰动功能的可插拔光模块及电/光信号转换装置能在高入射功率、长距离传输中应用。
文档编号H04B10/50GK201039188SQ20072014383
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月13日 优先权日2007年4月13日
发明者赵志鹏, 鹏 黄 申请人:华为技术有限公司