基于PAM4调制的400GDML光收发模块的制作方法

本发明涉及光通信领域，尤其涉及符合ieee802.3bs高速以太网标准的基于pam4调制的400gdml光收发模块。

背景技术：

近年来随着互联网的发展，互联网用户数，应用种类、网络带宽等都呈现出爆发式的增长，对社会和人们的生活产生了巨大的影响。点到点技术、在线视频、社交网络、移动互联的发展正不断吞噬网络带宽。同时云计算、大数据等技术的飞速发展，以超级数据中心为核心的云网络，对带宽需求更为迫切。

为了提升高速互联的网络容量并降低每比特传输成本，可以通过引入pam4(四阶脉冲幅度调制)技术来提高传输速率，以满足不断增加的网络带宽需求。在相同的波特率下，pam4码型信号的传输速率是nrz码的两倍，能携带更多的信息，并且具有更高的传输效率。

技术实现要素：

本申请将pam4调制技术用于400gb/s光模块中。基于pam4调制的400gb/s光模块，由于采用比nrz更高阶的调制技术，在发射端可以减少所需激光器的数量，在接收端，相应可以减少所需接收机的数量。pam4调制使光模块中光器件数减少，可以带来光模块组装成本降低、功耗减少以及封装尺寸减小的优点。

根据本发明的实施例，提出了一种基于pam4调制的400gdml光收发模块，包括光接收单元、光发射单元、以及电接口单元、光接口单元，其中：光发射单元与电接口单元的多路高速电信号连接，其将输入的高速电信号转换为高速光信号，通过光接口单元发射高速光信号；光接收单元通过光接口单元接收高速光信号，其将输入的高速光信号转换为高速电信号输出，与电接口单元的多路高速电信号连接；光发射单元包括dsp处理器芯片、驱动器芯片、激光器芯片、波分复用器，光接收单元包括解复用器、光接收机、dsp处理器芯片。

本发明实施例是这样实现的：

第一种基于pam4调制的400gdml光收发模块，发射单元信号时：将接收的16路25gnrz电信号从电接口单元输入，经过dsp处理器对电信号进行预处理、pam4调制后，输出4路50gpam4的电信号，加载到驱动器芯片上，通过4路的激光器将高速电信号转换4路100gbps的高速光信号，通过波分复用器合波后，合成1路400g的高速光信号输出。接收单元信号时：将接收的1路400g的高速光信号通过光接口单元输入，经过解复用器转换成4路100gbps的高速光信号，通过光接收机接收输入光信号，并将所接收的光信号转换成为电信号后，经过dsp处理芯片对电信号进行时钟恢复、放大、均衡、pam4解调后转换成16路25gnrz的电信号。

第二种基于pam4调制的400gdml光收发模块，发射单元信号时：将接收的16路25gnrz电信号从电接口单元输入，经过dsp处理器对电信号进行预处理、pam4调制后，输出8路25gpam4的电信号，加载到驱动器芯片上，通过8路的激光器将高速电信号转换8路50gbps的高速光信号，通过波分复用器合波后，合成1路400g的高速光信号输出。接收单元信号时：将接收的1路400g的高速光信号通过光接口单元输入，经过解复用器转换成8路50gbps的高速光信号，通过光接收机接收输入光信号，并将所接收的光信号转换成为电信号后，经过dsp处理芯片对电信号进行时钟恢复、放大、均衡、pam4解调后转换成16路25gnrz的电信号。

第三种基于pam4调制的400gdml光收发模块，发射单元信号时：将接收的8路50gnrz电信号从电接口单元输入，经过dsp处理器对电信号进行预处理、pam4调制后，输出4路50gpam4的电信号，加载到驱动器芯片上，通过4路的激光器将高速电信号转换4路100gbps的高速光信号，通过波分复用器合波后，合成1路400g的高速光信号输出。接收单元信号时：将接收的1路400g的高速光信号通过光接口单元输入，经过解复用器转换成4路100gbps的高速光信号，通过光接收机接收输入光信号，并将所接收的光信号转换成为电信号后，经过dsp处理芯片对电信号进行时钟恢复、放大、均衡、pam4解调后转换成8路50gnrz的电信号。

本发明的基于pam4调制的400gdml光收发模块，采用pam4调制技术，用于400gbps的光信号传输，实现400gbps光信号收发功能，减少光模块中光收发器件数的数量，从而降低器件组装成本、减少功耗以及减小器件占用空间。

附图说明

图1为本发明第一实施例的功能结构示意图；

图2为本发明第二实施例的功能结构示意图；

图3为本发明第三实施例的功能结构示意图；

图4为本发明第一、二、三实施例中dml驱动器与dmltosa结构关系，驱动器可以内置于tosa内，也可以外置于tosa；

图5为本发明第一、二、三实施例中tosa、rosa组合方式，n取值可为1、2、4。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明，由此，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。为表述方便，下面统一用25g代表25g&28gb/s的双速率信号，用50g代表50g&56gb/s的双速率信号。

实施例1：

本发明的第一种实例为一种基于pam4调制的400gdml光收发模块，如图1所示，包括光发射单元、光接收单元和电信号接口101；其中，光发射单元包括dsp处理器102、(tosa)驱动器103、直接调制激光器(dmltosa)104、波分复用器(mux)105，光接收单元包括解复用器(demux)106、4路光接收机(pin/tiarosa)107、dsp处理器108，电信号接口101，提供模块与外部系统的通信接口。dsp处理器102实现电信号处理和pam4调制；dsp处理器108实现电信号处理和pam4解调。通过电信号接口101接收16路25g的nrz电信号后，经过dsp处理器102对16路25g的nrz电信号进行预处理和pam4调制，输出4路50g的pam4电信号，加载到驱动器103上，由驱动器103对这4路50g的pam4电信号进行电压和电流放大，以分别驱动后级的4路直接调制激光器(dmltosa)104，通过这4路50g的直接调制激光器(dmltosa)104将4路50g的pam4的电信号转换4路波特率为50gb/s的光信号(4电平光信号)，通过波分复用器(mux)105将4路100gbps光信号合波成1路400gbps光信号后输出。

接收光信号时，将接收的1路的400gb/s高速光信号通过解复用器(demux)106转换成4路的50gb/s光信号(4电平光信号)，通过4路25g光接收机(pin/tiarosa)107将所接收的4路光信号转换成为4路电信号，经过dsp处理器108对这4路电信号进行时钟恢复、放大、均衡、pam4解调后，转换成16路25g的nrz电信号后输出。

实施例2：

本发明提供的第二种实例如图2所示，包括光发射单元、光接收单元和电信号接口为201；其中，电信号接口201，提供模块与外部系统的通信接口；光发射单元包括：用于电信号处理和pam4调制的dsp处理器202、(tosa)驱动器203、8路直接调制激光器(dmltosa)204、波分复用器(mux)205；光接收单元包括：解复用器(demux)206、8路光接收机(pin/tiarosa)207、用于电信号处理和pam4解调的dsp处理器208。

通过电信号接口201接收16路25g的nrz电信号后，经过dsp处理器202对16路25g的nrz电信号进行预处理和pam4调制，输出8路25g的pam4电信号，加载到驱动器203上，由驱动器203对这8路25g的pam4电信号进行电压和电流放大，以分别驱动后级的8路直接调制激光器(dmltosa)204，通过这8路25g的直接调制激光器(dmltosa)204将8路25g的pam4的电信号转换8路波特率为25gb/s的光信号(4电平光信号)，通过波分复用器(mux)205将8路50gbps光信号合波成1路400gbps光信号后输出。

接收光信号时，将接收的1路的400gbps高速光信号通过解复用器(demux)206转换成8路的25g光信号(4电平光信号)，通过8路25g光接收机(pin/tiarosa)207将所接收的光信号转换成为8路电信号，经过dsp处理器208对这8路电信号进行时钟恢复、放大、均衡、pam4解调后，转换成16路25g的nrz电信号后输出。

实施例3：

本发明提供的第三种实例如图3所示，包括光发射单元、光接收单元和电信号接口为301；其中，电信号接口301，提供模块与外部系统的通信接口；光发射单元包括：用于电信号处理和pam4调制的dsp处理器302、(tosa)驱动器303、4路直接调制激光器(dmltosa)104，波分复用器(mux)305；光接收单元包括：解复用器(demux)306、4路光接收机(pin/tiarosa)307、用于电信号处理和pam4解调的dsp处理器308。

通过电信号接口301接收8路50g的nrz电信号后，经过dsp处理器302对8路50g的nrz电信号进行预处理和pam4调制，输出4路50g的pam4电信号，加载到驱动器303上，由驱动器303对这4路50g的pam4电信号进行电压和电流放大，以分别驱动后级的4路直接调制激光器(dmltosa)304之后，通过这4路50g的直接调制激光器(dmltosa)304将4路50g的pam4的电信号转换4路波特率为50gb/s的光信号(4电平光信号)，通过波分复用器mux305将4路100gbps光信号合波成1路400gbps光信号后输出。

接收光信号时，将接收的1路的400gbps高速光信号通过解复用器(demux)306转换成4路的50g光信号(4电平光信号)，通过4路50g光接收机(pin/tiarosa)307将所接收的光信号转换成为4路电信号后，经过dsp处理器308对这4路电信号进行时钟恢复、放大、均衡、pam4解调后，转换成8路50g的nrz电信号后输出。

如图4所示，本发明的基于pam4调制的400gdml光收发模块，在发射端，驱动器103(即tosa驱动芯片)不限于内置或外置于直接调制激光器104(dmltosa)。当驱动器103(tosa驱动芯片)内置于直接调制激光器104(dmltosa)中时，组件内部激光器与驱动器103(tosa驱动芯片)可使用金丝或其他材料通过键合或倒装焊工艺形成电连接；驱动器103(tosa驱动芯片)外置于直接调制激光器104(dmltosa)时，组件内部激光器与驱动器103(tosa驱动芯片)通过共面波导或微带传输线电连接。

如图5所示，本发明的基于pam4调制的400gdml光收发模块，在发射端，直接调制激光器104(dmltosa)可以为单通道或多通道的形式；驱动器103(tosa驱动芯片)可以是集成或非集成的形式一一与之对应进行驱动；与此同时，在接收端，光接收机107(pin/tiarosa)也对应为单通道或多通道形式。

虽然上述图4-5中的描述以实施例1中的附图标记进行表示，但是本领域技术人员应当能够理解，上述集成/外置方式和单通道/多通道设置同样可以应用于本发明的其他实施例中。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。