光通信传输装置的制作方法

本实用新型涉及光通信传输技术领域，特别是涉及光通信传输装置。

背景技术：

光模块是信息光电子技术领域核心的光电子器件，是构建骨干网、接入网、传输网的基础。近10年来，随着智能终端设备的普及、视频应用和云计算推动，数据传输需求日益激增，光模块也跟着不停的演进，总体上是向热插拔、小封装、高速率方向发展。封装上从最初的1X9、SFF到GBIC、XFP，在到SFP、QSFP、CFP1/2/4，速率也从最初的10M/100M发展到现在的40G/100G。

对现今的电子技术来说，单路信号25Gbit/s的波特率已接近“电子瓶颈”的极限，超高速率信号传输引起的信号损耗、功率耗散、电磁辐射干扰和阻抗匹配等问题难以解决。如何实现100G的有效传输，应对大数据市场需求成为业界关注的焦点。

技术实现要素：

基于此，本文针对数据中心应用，提供一种能够驱动实现100G(4X25G)传输速率的光通信传输装置。

该光通信传输装置，包括：第一光模块、四个第二光模块、光纤适配器和多通道光缆，其中，

所述第一光模块用于将输入的四通道的4×25G电信号转换为光信号；并将接收的光信号转换为四通道的4×25G电信号输出；

所述4个第二光模块分别用于实现单路25G光信号和电信号之间的转换；

所述光纤适配器的一端通过所述多通道光缆与所述第一光模块连接；所述光纤适配器的另一端分别通过所述多通道光缆与四个第二光模块连接；所述光纤适配器用于实现所述第一光模块与单个所述第二光模块之间25G信号的双工传输。

在其中一个实施例中，所述第一光模块包括第一接口、第一微控制单元、第一发射/接收集成驱动单元、接收模块、发射模块和第二接口；

所述第一微控制单元分别与所述第一接口、第一发射/接收集成驱动单元连接，用于对所述第一光模块进行控制、监控以及通过所述第一接口与主机通信；

所述第一发射/接收集成驱动单元分别与所述发射模块、接收模块、第一微控制单元连接，用于对所述第一接口侧输入/输出的电信号整形恢复并驱动所述发射模块、接收模块。

在其中一个实施例中，所述接收模块为光电二极管阵列，所述发射模块为垂直腔面发射激光器阵列。

在其中一个实施例中，所述第一发射/接收集成驱动单元包括发射集成驱动芯片和接收集成驱动芯片；

所述接收集成驱动芯片分别与所述第一微控制单元、光电二极管阵列连接；接收光信号经所述光电二极管阵列响应输出至所述接收集成驱动芯片将光信号转换为电信号；

所述发射集成驱动芯片分别与所述第一微控制单元、垂直腔面发射激光器阵列连接，所述发射集成驱动芯片用于接收电信号，并驱动所述垂直腔面发射激光器阵列，将电信号转换为光信号。

在其中一个实施例中，所述第一接口为QSFP28金手指接口；所述第二接口为MPO光纤接口。

在其中一个实施例中，所述第二光模块包括第三接口、第二发射/接收集成驱动单元、第二微控制单元、光电二极管、垂直腔面发射激光器、放大单元和第四接口；

所述第二微控制单元分别与所述第三接口、第二发射/接收集成驱动单元，用于对所述第二光模块进行控制、监控以及通过所述第三接口进行数据通信；

所述第二发射/接收集成驱动单元为包括发射驱动部分和接收驱动部分的集成芯片；其中，

所述发射驱动部分分别与所述第三接口、垂直腔面发射激光器连接，接收电信号并驱动所述垂直腔面发射激光器，将电信号转换为光信号；

所述接收驱动部分、放大单元、光电二极管依次电连接，接收光信并经所述光电二极管响应，经所述放大单元进行放大处理输出至所述接收驱动部分将光信号转换为电信号，输出至第三接口。

在其中一个实施例中，所述第三接口为SFP28金手指接口；所述第四接口为LC光纤接口。

在其中一个实施例中，所述第一光模块为QSFP28光模块，所述第二光模块为SFP28光模块。

上述光通信传输装置，第一光模块可以将输入的4X25G高速电信号转换为光信号，同时也能将接收的光信号转换为4X25G高速电信号通过光纤适配器30和多通道光缆传输至第二光模块。相应地，第二光模块也能将接收的高速电信号转换为光信号，并将接收的光信号转换为电信号。相对于传统的40G(4X10G)，该光通信传输模块的传输速率可以提升2.5倍，可以驱动实现100G(4X25G)的光通信传输，完全符合针对IEEE802.3协议组提出的100G CAUI4、25G AUI接口协议以及MSA协议的协议规范。

附图说明

图1为一个实施例中光通信传输装置的结构示意图；

图2为一个实施例中第一光模块的内部结构示意图；

图3为一个实施例中第二光模块的内部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为一个实施例中光通信传输装置的结构示意图。光通信传输装置，包括：第一光模块10、四个第二光模块20、光纤适配器30和多通道光缆40。其中，所述第一光模块10用于将输入的四通道的4X25G电信号转换为光信号；并将接收的光信号转换为四通道的4X25G电信号输出。所述第二光模块20用于实现光信号和电信号之间的转换。所述光纤适配器30的一端通过所述多通道光缆40与所述第一光模块10连接；所述光纤适配器30的另一端分别通过所述多通道光缆40与四个第二光模块20连接；所述光纤适配器30用于实现所述第一光模块10与单个所述第二光模块20之间25G信号的双工传输。

其中，第一光模块10为QSFP28光模块，所述第二光模块20为SFP28光模块。

通过上述光通信传输装置，第一光模块10可以将输入的4X25G高速电信号转换为光信号，同时也能将接收的光信号转换为4X25G高速电信号通过光纤适配器30和多通道光缆40传输至第二光模块20。相应地，第二光模块20也能将接收的高速电信号转换为光信号，并将接收的光信号转换为电信号。相对于传统的40G(4X10G)，该光通信传输模块的传输速率可以提升2.5倍，可以驱动实现100G(4X25G)的光通信传输，完全符合针对IEEE802.3协议组提出的100G CAUI4、25G AUI接口协议以及MSA协议的协议规范。

在一个实施例中，参考图2，第一光模块10包括第一微控制单元110、第一发射/接收集成驱动单元120、接收模块130、发射模块140、第一接口150和第二接口160。所述第一微控制单元110分别与所述第一接口150、第一发射/接收集成驱动单元120连接，用于对所述第一光模块10进行控制、监控、内部存储以及通过第一接口150与主机通信。

所述第一发射/接收集成驱动单元120分别与所述接收模块130、发射模块140连接，用于对所述第一接口150侧输入/输出的电信号整形恢复并驱动所述接收模块130、发射模块140。

进一步的，所述接收模块130为光电二极管阵列，其中，光电二极管阵列包括四个光电二极管(Photo Diode，PD)，每个光电二极管PD分别与第一发射/接收集成驱动单元120连接。所述发射模块140为垂直腔面发射激光器阵列，其中，垂直腔面发射激光器阵列包括四个垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VSCEL)，每个垂直腔面发射激光器VSCEL分别与第一发射/接收集成驱动单元120连接。多光电二极管阵列和垂直腔面发射激光器VSCEL阵列均采用分立的芯片，利用COB(chip on Board)工艺封装贴片在电路板上。

在一个实施例中，第一发射/接收集成驱动单元120包括接收集成驱动芯片121和发射集成驱动芯片123。接收集成驱动芯片121和发射集成驱动芯片123构成的第一发射/接收集成驱动单元120实现了一套完成的高速信号处理和模块信息监控，简化了模块级的固件设计。

所述接收集成驱动芯片121分别与所述第一微控制单元110、光电二极管阵列连接；接收光信号并经所述光电二极管阵列响应输出至所述接收集成驱动芯片121将光信号转换为电信号。其中，接收集成驱动芯片121具有极高的输入灵敏度，是具有集成跨阻抗放大器(TIAs)、限幅放大器(LA)和四通道时钟与数据恢复的信号处理芯片。

所述发射集成驱动芯片123分别与所述第一微控制单元110、垂直腔面发射激光器VSCEL阵列连接，所述发射集成驱动芯片123用于接收电信号，并驱动所述垂直腔面发射激光器VSCEL阵列，将电信号转换为光信号。其中，发射集成驱动芯片123是具有四个通道的集成芯片，每一个通道包含发射激光器驱动和时钟提取信号恢复(CDR)。

在一个实施例中，第一光模块10的第一接口150为QSFP28金手指接口。具体的，QSFP28金手指接口遵守MSA协议(例SFF-8436)以及IEEE802.3规定的CAUI4的协议，其中，MSA协议是硬件实现(即模块)规范。第一接口150用于与ASIC或主机等连接，其中，主机类型包括但不限：交换机、路由器、网卡及其他一些网络通信设备。第二接口160为MPO光纤接口。通过第二接口160和多通道光缆40与光钎适配器连接，继而实现第一光模块10与第二光模块20之间的双向传输。

进一步的可以理解：第一光模块10通过第一接口150与具有QSFP接口的主机实现物理电气连接。通过第二接口160、光纤适配器30、多通道光缆40与第二光模块20连接。接收4×25G高速电信号，由发射集成驱动芯片123的时钟恢复，驱动垂直腔表面发射激光器阵列，即可实现电信号到光信号的转换，输出光信号。当接收光信号时，由光电二极管阵列进行相应，将光信号转换为电信号，并通过接收集成驱动芯片121，对电信号进行放大和时钟恢复，实现光信号和电信号的转换，输出4×25G的高速电信号。

在一个实施例中，参考图3，所述第二光模块20包括第二微控制单元210、第二发射/接收集成驱动单元220、光电二极管PD、垂直腔面发射激光器VSCEL、放大单元230、第三接口240和第四接口250。

所述第二微控制单元210分别与所述第三接口240、第二发射/接收集成驱动单元220连接，用于对所述第二光模块20进行控制、监控以及通过所述第三接口240进行数据通信。

所述第二发射/接收集成驱动单元220为包括发射驱动部分和接收驱动部分的集成芯片。其中，发射驱动部分分别与所述第三接口240、垂直腔面发射激光器VSCEL连接，所述第二发射/接收集成驱动单元220用于接收电信号并驱动所述垂直腔面发射激光器VSCEL，将电信号转换为光信号。具体的，所述第二发射/接收集成驱动单元220为MASC-37029驱动芯片。所述接收驱动部分、放大单元230、光电二极管PD依次电连接；接收光信并经所述光电二极管PD响应，经所述放大单元230进行放大处理输出至所述接收驱动部分将光信号转换为电信号。具体的，所述放大单元230为M03002放大器。

在一个实施例中，所述第三接口240为SFP28金手指接口，其中，SFP28金手指接口遵守MSA协议(SFF8472、SFF8431等)以及IEEE802.3规定的AUI的协议。第二光模块20通过SFP28金手指与主机连接，其中，主机类型包括但不限：交换机、路由器、网卡及其他一些网络通信设备。所述第四接口250为LC光纤接口。第二光模块20通过LC光纤接口、多通道光缆40与光钎适配器进行互联。

进一步的可以理解：第二光模块20通过第三接口240与外围的交换机等实现电气互联。接收的高速电信号通过第二发射/接收集成驱动单元220的时钟恢复，并驱动垂直腔面发射激光器VSCEL，实现电信号到光信号的转化，输出光信号。同时，接收的光信号通过光电二极管PD响应，并将光信号转换为电信号，电信号经放大单元230的放大处理后由第二发射/接收集成驱动单元220限幅输出和时钟恢复，将光信号转换为电信号，输出相应码率的电信号。

通过上述光通信传输装置，利用第一光模块10、第二光模块20、光纤适配器30和多通道光缆40，通过合理的配置第一光模块10和第二光模块20中的内部结构，优化了高速电信号的走线阻抗，减小了板上信号对高速电信号的干扰，可以实现4X25G信号的有效传输，提高了传输速率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。