光模块及具有该光模块的光通信设备的制作方法

本发明涉及光通信设备，尤其涉及具有多个通道的光模块。

背景技术：

随着光通信行业对更小体积、更高封装密度、更低工作电压、更高速度和更低功耗的需求，芯片的工艺和光模块的封装都在不停地往前逐步的发展。具有多个通道的光模块，以双通道的CSFP(Compact SFP Transceiver)光模块为例，逐步走向成熟。由于CSFP光模块里面有两路独立的光电和电光转换电路，所以CSFP光模块的空间布局、功耗等都比传统的SFP(Small Form-factor Pluggables)光模块复杂很多。为了更好地支持使用传统的SFP光模块的板卡,CSFP光模块与标准SFP模块做了管脚兼容设计，从而CSFP光模块可以插在SFP光模块上的一通道光路正常工作。然而，CSFP光模块本身具有两对独立的光电转换通道，但是旧的支持SFP光模块的板卡上没有对应于CSFP光模块另个通道的高速数据线。这种一来，如果两个通道都开启，其功耗将会超出传统的SFP光模块的功耗要求。一般以太网和Fiber Channel等通讯协议，上电后都需要一个链接(link)过程，这个过程包括：速率协商，data+和data-自动交叉判断等等，此功能经常需要关闭CSFP光模块的某一个通道。当客户根据实际使用情况，需要断掉一条通道的业务时，只能双通道一并关闭和一并开启，如此将面临双通道互相干扰的弊端。可见，对于板卡需要按通道控制开关链接和通道增加导致的功耗问题，是当前CSFP光模块面临的难点和挑战。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种光模块，能够降低功耗，提高使用灵活性。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种光模块，其包括多个激光器驱动器与激光器组合和与这些激光器驱动器相连的一控制器和一金手指；其中，该光模块还包括受控于该控制器的多个驱动开关；其中，每个驱动开关对应于一个激光器驱动器与激光器组合，该驱动开关的断开/闭合，与该激光器驱动器与激光器组合的失电不工作/得电工作相对应。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种光通信设备，其包括主控模块和与该主控模块相连的光模块；其中该光模块是如上所述的光模块，该主控模块与该光模块是串行通信连接的。

与现有技术相比，本发明的光模块通过巧妙地对应于每个激光器驱动器与激光器组合设置一驱动开关，并使该驱动开关受控于光模块内部的控制器，能够很方便地实现单个激光器驱动器与激光器组合的独立开关，从而能够降低功耗，提高使用灵活性。

附图说明

图1是本发明的光模块的框图示意。

图2是本发明的光模块中控制器的电原理示意。

图3是本发明的光模块中第一驱动开关的电原理示意。

图4是本发明的光模块实现单个激光器驱动器与激光器组合独立开关过程的流程示意。

其中，附图标记说明如下：100光模块 110第一激光器驱动器与激光器组合 117电源供给端口 120第一光纤接口 130第二激光器驱动器与激光器组合 139电源供给端口 140第二光纤接口 150控制器 160金手指 170第一驱动开关 190第二驱动开关 122、124端口 142、144端口 151微处理器 161、162、163、164、165、167、169端口 171开关管 172电容 173电阻 400光通信设备 200主控模块 101中断处理函数 103寄存器变量 105诊断处理函数 107 IO端口。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

参见图1，图1是本发明的光模块的框图示意。本发明以CSFP光模块为例，提出一种具有多个通道的光模块100，能够实现单个通道的独立开关。该光模块100包括：第一激光器驱动器与激光器组合110，第一光纤接口120，第二激光器驱动器与激光器组合130，第二光纤接口140，控制器150，金手指160，第一驱动开关170和第二驱动开关190。

其中，第一驱动开关170和第二驱动开关190受控于该控制器150。每个驱动开关170、190对应于一个激光器驱动器与激光器组合110、130。驱动开关170、190的断开/闭合，与该激光器驱动器与激光器组合110、130的失电不工作/得电工作相对应。

该光模块100通过该金手指160实现与外部设备(图未示)的电连接，以获得要传输的电发射信号，向外部设备提供电接收信号，与外部设备通信，以及从外部获得电源供给等。具体而言，该金手指160包括：与第一激光器驱动器与激光器组合110相连的发射电信号端口161和接收电信号端口162，与第二激光器驱动器与激光器组合130相连的发射电信号端口163和接收电信号端口164，与控制器150相连的通信端口165，与第一驱动开关170相连的第一通道电源供给端口167，以及与第二驱动开关190相连的第二通道电源供给端口169。

该第一激光器驱动器与激光器组合110与该第一光纤接口120相连，可以实现第一路的光信号发射。在该光模块100内，对应于该第一激光器驱动器与激光器组合110还设置有：光电转换二极管和限幅放大器，用于实现光信号接收。该限幅放大器和该激光器驱动器对应于同一个驱动开关170。该第一光纤接口120具体包括光接收端口122和光发射端口124。

类似地，该第二激光器驱动器与激光器组合130与该第二光纤接口140相连，实现第二路的光信号发射。在该光模块100内，对应于该第二激光器驱动器与激光器组合130还设置有：光电转换二极管和限幅放大器，用于实现光信号接收。该限幅放大器和该激光器驱动器对应于同一个驱动开关190。该第二光纤接口140具体包括光接收端口142和光发射端口144。

该控制器150对该第一激光器驱动器与激光器组合110和第二激光器驱动器与激光器组合130实现控制。该控制器150通过该金手指160与外部设备实现通信。

该第一驱动开关170串设在该第一激光器驱动器与激光器组合110的电源供给端口与金手指160的电源供给端口167之间。该第一驱动开关170受控于该控制器150而闭合/断开，进而使得第一激光器驱动器与激光器组合110能够得电工作/失电不工作。

同样，该第二驱动开关190串设在该第二激光器驱动器与激光器组合130的电源供给端口与金手指160的电源供给端口169之间。该第二驱动开关190受控于该控制器150而闭合/断开，进而使得第二激光器驱动器与激光器组合130能够得电工作/失电不工作。

在本实施例中，该驱动开关170、190各包括一开关管，该开关管具有两个开关端口和一个控制端口。其中，这两个开关端口分别与该金手指160的电源供给端口167、169与该激光器驱动器与激光器组合110、130的电源供给端口117、139相连，该控制端口与该控制器150相连。该驱动开关170、190还包括与该开关管相配合的一缓冲电路，用于防止在掉电时，IO电流倒灌到该控制器150。

参见图2，图2是本发明的光模块中控制器的电原理示意。该控制器150主要由微处理器151及其外围电路组成。在本实施例中，该微处理器151选用8051系列单片机。具体而言，微处理器151的管脚P0.1(电路网络标号为VCC1_C)配置成推挽输出，低电平开启第一激光器驱动器与激光器组合110的电源。微处理器151的管脚P0.4(电路网络标号为VCC2_C)配置成推挽输出，低电平开启第二激光器驱动器与激光器组合130的电源。

另外，微处理器151的管脚P0.6(电路网络标号为SDA)、P0.7(电路网络标号为SCL)对应于SFP标准通信接口的SDA、SCL端口。微处理器151的管脚P1.0(电路网络标号为FAULT)对应于光模块100的故障指示。微处理器151的管脚P1.3(电路网络标号为SDA1)、P1.4(电路网络标号为SCL1)对应于第一激光器驱动器与激光器组合110中激光器驱动器的SDA、SCL端口。微处理器151的管脚P1.5(电路网络标号为SDA2)、P1.6(电路网络标号为SCL2)对应于第二激光器驱动器与激光器组合130中激光器驱动器的SDA、SCL端口。

可以理解的是，控制器150通过端口165与外部设备实现串行通信。控制器150对第一激光器驱动器与激光器组合110中激光器驱动器的控制采用串行通信实现。控制器150对第二激光器驱动器与激光器组合130中激光器驱动器的控制采用串行通信实现。

参见图3，图3是本发明的光模块中第一驱动开关的电原理示意。该第一驱动开关170由开关管171、电容172和电阻173组成。在本实施例中，开关管171选用MOS管，MOS管的源极S与漏极D构成该开关管171的两个开关端口。MOS管的栅极G构成该开关管171的控制端口。该电容172和电阻173构成与该开关管171相配合的缓冲电路。其中，该电容172并接在该开关管171的源极S与栅极G之间。电阻173连接在该开关管171的栅极G与地之间。

开关管171的栅极G与微处理器151的端口VCC1_C相连。开关管171的源极S与金手指160的端口167相连，以获得供给电源。开关管171的漏极D与第一激光器驱动器与激光器组合110的电源供给端口117相连。

该第一驱动开关170的工作原理大致是：刚上电的时候，电容172的电量为零，开关管171完全断开。然后，电容172通过电阻173上的电流慢慢充电。当开关管171的栅极G和源极S的压差Vgs低于一定的负电压后，开关管171会逐渐进入半导通。此时，端口167提供的供给电源通过该开关管171给后级的第一激光器驱动器与激光器组合110的电源供给端口117上的电容(图未示)限流充电。当压差Vgs进一步达到或超过更高的开启门限后，开关管151会逐渐进入全导通。

在该第一驱动开关170中，微处理器151通过端口VCC1_C来控制开关管171的导通和断开。电阻303和电容302用来控制开关管301由半导通到全导通的转换时间。在半导通时间段内，开关管301的等效电阻可以抑制电流过冲和电压冲击。

值得一提的是，在实际使用中，如果在微处理器151启动起来之前，不用给该光模块100上电，则电阻173可以省去，因为：在微处理器151的端口VCC1_C在上电过程中保持为高阻状态，此状态会一直保持到微处理器151中的软件运行起来。在初始化的时候，微处理器151将此端口VCC1_C输出设置成高电平/低电平。

该第二驱动开关190与该第一驱动开关170的实现类似，在此不再赘述。

参见图4，图4是本发明的光模块实现单个激光器驱动器与激光器组合独立开关过程的流程示意。可以理解的是，本发明提出一种光通信设备400，其包括光模块100和主控模块200。其中，该主控模块200与该光模块100通过串行通信相连，举例而言：二者通过I2C接口相连，该主控模块200能够通过该I2C接口向该光模块100发送命令。对应于该主控模块200发出的命令，该光模块100中相应的处理包括：中断处理函数101，用于获取命令；寄存器变量103，用于存储命令；诊断处理函数105，用于调取寄存器存储的命令；以及IO端口107，用于执行命令。

在本实施例中，该中断处理函数101、寄存器变量103、诊断处理函数105和IO端口107均是在微处理器151上实现的。该中断处理函数101和该诊断处理函数105对应于该微处理器151上运行的软件。该寄存器变量103对应于微处理器151内部的寄存器。该IO端口107对应于该微处理器151上的IO端口。

当主控模块200根据实际应用的需要，发送开启或者关闭某个通道的命令时，中断处理函数101在接收到这个命令之后，会将这个命令写入到寄存器变量103；然后，当该微处理器151上的主(main)函数循环调用诊断处理函数105的时候，该诊断处理函数105会对寄存器变量103中的值进行处理，然后发送对应的电平到IO端口107(即前述的微处理器151的端口VCC1_C、VCC2_C)。

值得一提的，中断处理函数101为硬件触发调用。寄存器变量103为全局变量，有临界资源保护。诊断处理函数105由主函数周期性地调用。该光模块100从该主控模块200接收到开关动作的命令之后，是先保存在寄存器中，后续通过调用该寄存器中存储值(即寄存器变量103)而通过相应的输出端口执行该开关动作的命令的。这种设计，仅有寄存器变量103为临界资源。假如在中断处理函数101处理中断时，直接绕过寄存器变量103而作用于IO端口107，则虽然可以提高反应速度，但是会增加控制复杂度：双线程之间有太多的内容需要同步，比如：IO端口107等存在临界资源问题，难以做到完整性和一致性。

与现有技术相比，本发明的光模块100通过巧妙地对应于每个激光器驱动器与激光器组合110、130设置一驱动开关170、190，并使该驱动开关170、190受控于光模块100内部的控制器150，能够很方便地实现单个激光器驱动器与激光器组合110、130的独立开关，从而能够降低功耗，提高使用灵活性。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。