专利名称：具有光交叉波分复用器的cfp光收发器的制作方法
技术领域：
本发明有关一种光收发器，特别是指一种在光发射端具有光交叉波分复用器的 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)，光纤通讯系统正在升级到40G的速率，40G光收发器(Transponder)是40G光通信系统中最为关键的子系统。40G光收发器需用比IOG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 LR4CFP)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系统在实用系统中占到了很大比例，而100G系统也有小规模的发展。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系统中得到应用，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-LR4CFP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，U91nm， 1311nm, 1331nm)的10613行/8光信号1乂3、1乂2、1乂1、1乂0分别通过0)1 ((1001^ 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CWDM MUX(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，光信号由接收单模光纤(SMFRX， 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⑶R与LD之间及接收端的⑶R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)结构的尺寸尽可能小就非常重要。为了减小发射机的尺寸，通常的做法是使用集成的4* (DML)+CWDM MUX，或者使用一体的带尾纤的CWDM MUX+4个分离的带尾纤的 DML0对于4* (DML)+CWDM MUX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)4* (DML)+MUX，另一种是用和DML集成到一起的自由空间光学系统。对于集成的4*(DML)+CWDM MUX来说，封装难度比较大，并且供应商少，另外集成的 4*(DML)+CWDM MUX的封装成本高，成品率低，很难大规模生产。对于小型的CWDM MUX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100GBASE-LR4CFP的传统结构。在发射端，发射通道(TXLANE)的十路10(ibit/S的光信号通过一个10:4并串转换器(IOMSerializer)变为四路各为25Gbit/s 白勺 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: ILAN-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(U95. 56nm, 1300. 05nm, 1304. 58nm, 1309. 14nm)，经由 4:10 串并转换器 (4:10Deserializer)由接收通道(RXLANE)接收，因此保持LAN-WDM MUX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具有光交叉波分复用器的CFP光收发器。为达到上述目的，本发明提供一种具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其包括有发射端与接收端，所述发射端具有两组2:1同向双工多路复用器及与该2:1同向双工多路复用器通过光纤连接的一个光交叉波分复用器，所述2:1同向双工多路复用器与所述光交叉波分复用器均用于将两路不同波长的光信号耦合进一条光纤中传输。所述光交叉波分复用器为稀疏光交叉波分复用器，在所述发射端中，四路光信号依次通过时钟数据恢复、激光二极管、所述2:1同向双工多路复用器及所述稀疏光交叉波分复用器复用到一根发射单模光纤中传输。优选地，光交叉波分复用器为稀疏光交叉波分复用器时，所述接收端采用p-i-n 光电二极管与跨阻抗放大器结合的结构。优选地，光交叉波分复用器为稀疏光交叉波分复用器时，所述接收端采用半导体光放大器与P-i-n光电二极管及跨阻抗放大器结合的结构。当光交叉波分复用器为稀疏光交叉波分复用器时，所述稀疏光交叉波分复用器使用的是电介质滤波片，所述2 1同向双工多路复用器由电介质滤波片和两个同轴封装发射机构成，该同轴封装发射机为直接调制激光器。优选地，所述光交叉波分复用器为局域网光交叉波分复用器，在所述发射端中，十路光信号通过一个10:4并串转换器变为四路光信号，然后光信号由调制器驱动先后进入所述2:1同向双工多路复用器及所述局域网光交叉波分复用器，最后光信号复用到一根发射单模光纤中传输。当光交叉波分复用器为局域网光交叉波分复用器时，所述接收端采用p-i-n光电二极管与跨阻抗放大器结合的结构。当光交叉波分复用器为局域网光交叉波分复用器时，所述接收端采用半导体光放大器与P-i-n光电二极管及跨阻抗放大器结合的结构，或者所述接收端采用雪崩二极管。当光交叉波分复用器为局域网光交叉波分复用器时，所述2:1同向双工多路复用器由电介质滤波片和两个同轴封装发射机构成，该同轴封装发射机为直接调制激光器或电吸收调制激光器。所述接收端采用包括光交叉波分解复用器与1:2同向双工多路解复用器的结构，
4该光交叉波分解复用器为稀疏光交叉波分解复用器或局域网光交叉波分解复用器。本发明具有光交叉波分复用器的CFP光收发器是一种在用于40G或者100G CFP (LR4及ER4型)通讯系统的光收发器，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2 IMUX复用为两组光信号，然后两组光信号通过光交叉波分复用器进入一根光纤中。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。
图1为传统40GBASE-LR4CFP光收发器的结构示意图；图2为本发明具有光交叉波分复用器的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2:1同向双工多路复用器结构示意图一；图北为本发明实施例一中2:1同向双工多路复用器结构示意图二 ；图4为本发明实施例一中发射端的2:1同向双工多路复用器与CWDM光交叉波分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为本发明具有光交叉波分复用器的CFP光收发器实施例二的结构示意图；图7a为本发明实施例二中发射端的2:1同向双工多路复用器与LAN-WDM光交叉波分复用器的组成结构示意图一；图7b为本发明实施例二中发射端的2:1同向双工多路复用器与LAN-WDM光交叉波分复用器的组成结构示意图二。
具体实施例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。本发明具有光交叉波分复用器的CFP光收发器包括有发射端与接收端，该发射端具有两组改良的2:1同向双工多路复用器(Modified Diplexer 2:1MUX)及与2:1同向双工多路复用器通过光纤连接的一个光交叉波分复用器(Interleave!·)，该2:1同向双工多路复用器与光交叉波分复用器均可将两路不同波长的光信号耦合进一条光纤中传输。如图2所示，本发明具有光交叉波分复用器的CFP光收发器用于40G的CFP中，如 40GBASE-LR4CFP,在这种CFP光收发器中，其发射端包括一个CWDM 20nm/40nm的稀疏光交叉波分复用器(即CWDM interleaver)和两个改良的2:1同向双工多路复用器(以下简称 2 1MUX)，并且CWDM interleaver和2个2 IMUX位于CFP的物理封装内。发射端有四路 CWDM波长 λ 1，λ 2，λ 3，λ 4(入 1 = 1271 士6· 5nm, λ 2 = 1291 士6· 5nm, λ 3 = 1311 士6· 5nm, λ 4 = 1331 士6. 5nm)的 10Gbit/s (10Gbit/s 仅为名义值，实际速率可在 10_15Gbit/s 之间) 光信号，如图3a与图4所示，其中λ 和λ 3光信号通过其中一个2: IMUX复用为一路光信号，如图北与图4所示，λ2和λ4光信号通过另一个2:1MUX复用为一路光信号，该两路光信号(λ 1，λ3和λ2，λ4)通过稀疏光交叉波分复用器(CWDM interleaver)在一根光纤中传输。CWDM 20nm/40nm光交叉波分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IOG双工复用器是由一个T0-CAN(同轴封装)接收机和一个TO-CAN发射机构成的。如图3a与图北所示，本发明中改良后的2 IMUX由电介质滤波片1和两个TO-CAN发射机(如DML)构成，其中滤波片可以把含有两个波长的光信号合成一个独立的传输路径(每根光纤为一个传输路径)。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光收发器发射端结构小巧，容易放置在CFP/CFP2/CFP4。如图6所示，本发明具有光交叉波分复用器的CFP光收发器还可用于100GCFP/ CFP2/CFP4中，如100GBASE-LR4CFP。本实施例的光收发器中，其发射端的物理封装里面包括一个局域网光交叉波分复用器(即LAN-WDM interleave!·)和两个改良的2:1MUX。图 7a所示为本发明实施例二中发射端的2: IMUX与LAN-WDM interleaver的组成结构示意图，2: IMUX由电介质滤波片1和两个TO-CAN发射机(如EML)构成，其中滤波片可以把含有两个波长的光信号合成一个独立的传输路径(每根光纤为一个传输路径)。如图6与图7a所示，在发射端，十路10(ibit/S的光信号通过一个10:4并串转换器变为四路各为 25Gbit/s(比特率值25G仅为名义值，实际速率可在25-32(ibit/s之间)的LAN-WDM波长 (1295. 56nm, 1300. 05nm, 1304. 58nm, 1309. 14nm)的光信号，然后光信号由 MD 进入 2:1MUX， 4 路 LAN-WDM 波长 λ 1，λ 2，λ 3，λ 4 ( λ 1 = 1295. 56士 1. 03nm，λ 2 = 1300. 05士 1· 04nm， λ 3 = 1304. 58 士 1. 04nm, λ 4 = 1309. 14士 1. 05nm)通过两个 2: IMUX 的 TO-CAN 发射机复用为两支路光信号(λ ，λ 3和λ 2，λ 4)，两个支路光信号通过LAN-WDM interleaver进入一根光纤中传输。图7b与图7a不同之处在于，图7b中2: IMUX的发射机为DML TO-CAN 发射机。本发明中的如40GBASE-LR4CFP的接收端也可以采用包括CWDM De-interleaver(稀疏光交叉波分解复用器)与l:2DeMUX(l:2同向双工多路解复用器)的结构，100GBASE-LR4CFP的接收端也可以采用包括LAN-WDM De-interleaver (局域网光交叉波分解复用器)与l:2DeMUX(l:2同向双工多路解复用器)的结构。本发明也可以用于40GBASE-ER4CFP，其发射端的结构也可以采用跟 40GBASE-LR4CFP相同的结构，即使用CWDM interleaver及改良后的2:1MUX， 40GBASE-ER4CFP 探测器(即接收端)采用 SOA+PIN+TIA(SOA Semiconductor Optical Amplifier,半导体光放大器)或APD (Avalanche Photo Diode,雪崩二极管)而非 40GBASE-LR4CFP中的PIN+TIA探测器。本发明也可以用于100GBASE-ER4CFP，其发射端的结构也可以采用跟100GBASE-LR4CFP类似的有LAN-WDM interleaver及改良后的2: IMUX 的结构，但 100GBASE-ER4CFP 探测器采用 SOA+PIN+TIA (SOA Semiconductor Optical Amplifier,半导体光放大器)或APD而非100GBASE-LR4CFP中的PIN+TIA探测器。本发明具有光交叉波分复用器的CFP光收发器是一种在用于40G或者100G CFP (LR4及ER4型)通讯系统的光收发器，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2 IMUX复用为两组光信号，然后两组光信号通过光交叉波分复用器进入一根光纤中。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。
权利要求
1.一种具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其包括有发射端与接收端，其特征在于，所述发射端具有两组2:1同向双工多路复用器及与该2:1同向双工多路复用器通过光纤连接的一个光交叉波分复用器，所述2:1同向双工多路复用器与所述光交叉波分复用器均用于将两路不同波长的光信号耦合进一条光纤中传输。
2.如权利要求1所述的具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述光交叉波分复用器为稀疏光交叉波分复用器，在所述发射端中，四路光信号依次通过时钟数据恢复、激光二极管、所述2:1同向双工多路复用器及所述稀疏光交叉波分复用器复用到一根发射单模光纤中传输。
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，所述接收端采用p-i-n光电二极管与跨阻抗放大器结合的结构。
4.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，所述接收端采用半导体光放大器与P-i-n光电二极管及跨阻抗放大器结合的结构。
5.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复用器使用的是电介质滤波片，所述2:1同向双工多路复用器由电介质滤波片和两个同轴封装发射机构成，该同轴封装发射机为直接调制激光器。
6.如权利要求1所述的具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述光交叉波分复用器为局域网光交叉波分复用器，在所述发射端中，十路光信号通过一个10:4并串转换器变为四路光信号，然后光信号由调制器驱动先后进入所述2 1同向双工多路复用器及所述局域网光交叉波分复用器，最后光信号复用到一根发射单模光纤中传输。
7.如权利要求6所述的具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述接收端采用P-i-n光电二极管与跨阻抗放大器结合的结构。
8.如权利要求6所述的具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述接收端采用半导体光放大器与P-i-n光电二极管及跨阻抗放大器结合的结构，或者所述接收端采用雪崩二极管。
9.如权利要求6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2 1 同向双工多路复用器由电介质滤波片和两个同轴封装发射机构成，该同轴封装发射机为直接调制激光器或电吸收调制激光器。
10.如权利要求1所述的具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其特征在于，所述接收端采用包括光交叉波分解复用器与1:2同向双工多路解复用器的结构，该光交叉波分解复用器为稀疏光交叉波分解复用器或局域网光交叉波分解复用器。
全文摘要
本发明公开了一种具有光交叉波分复用器的CFP光收发器，其包括有发射端与接收端，该发射端具有两组2:1同向双工多路复用器及与该2:1同向双工多路复用器通过光纤连接的一个光交叉波分复用器，该2:1同向双工多路复用器与光交叉波分复用器均用于将两路不同波长的光信号耦合进一条光纤中传输。本发明具有光交叉波分复用器的CFP光收发器是一种在用于40G或者100GCFP(LR4及ER4型)通讯系统的光收发器，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2:1MUX复用为两组光信号，然后两组光信号通过光交叉波分复用器进入一根光纤中。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。
文档编号H04J14/02GK102231652SQ201110185019
公开日2011年11月2日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者梁安辉, 米全林, 罗勇 申请人:武汉电信器件有限公司