一种带前向纠错功能基于直接调制激光器的100g光收发模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及一种符合IEEE802.3ba高速以太网标准的光模块，特别是一种带FEC功能的基于直接调制激光器(DML)的100G光收发模块。
【背景技术】
[0002]随着IT行业的高速发展，云计算、虚拟化、高清视频、电子商务、社交网络以及高速无线网络等各种新兴业务的不断涌现，对数据带宽提出了更高的要求，从而对高速低成本的以太网系统产生了迫切需求。目前，100G光收发模块正在被广泛的应用和部署，为更高速率的传输提供高效解决方案。
[0003]按照IEEE802.3ba高速以太网标准，100GBASE-LR4和100GBASE-ER4的传输距离要求达到1KM和40KM，基于上述两种标准的100G光收发模块主要应用在城域网之间的传输，而城域网对100G光收发模块的用量较大，因此对成本较为敏感。目前，大部分光模块生产商多采用4组25G EML来作为基于此标准的100G光收发模块的光发射组件部分的半导体激光器，这种类型激光器具有高速性能好，色散代价低的优点，但同时也伴随了功耗高、成本高、封装尺寸大的缺点，从而造成目前基于上述两种标准的100G光收发模块存在功耗较大，成本较高的问题。这些都给运营商的网络建设带来较大的成本上升。
[0004]虽然现有的直接调制激光器(DML)具有低功耗、低成本、封装尺寸小的优点，但是如果采用25G DML来作为光发射组件半导体激光器，则在对驱动电流进行大幅度调制时会导致有源区载流子的大幅涨落，从而对折射率产生较强调制，引起较大的啁啾，产生较大的色散引起较大的码间串扰，对中远距离传输影响较大。如果对驱动电流进行小幅度调制会有效的抑制啁啾现象，降低色散以减小码间串扰，但消光比将会降低，影响传输信道信噪比从而引起系统误码，同样会影响传输距离。以上这些缺点限制了 25G DML在100G中长距离传输光收发模块中的应用。
[0005]因此，研究一种较低成本能满足在中长距离光纤传输应用要求的100G光收发模块，具有现实的应用价值。
【发明内容】
[0006]本实用新型提出了一种FEC功能基于DML的100G光收发模块的实现方案，以解决上述问题。本实用新型所述的带FEC功能基于DML的100G光收发模块，通过使用FEC编解码的方式补偿DML由于抑制色散造成的消光比变小，引起信道信噪比降低所导致的中长距离传输误码较高的问题，从而实现DML在100G中长距离传输中的应用。同时此实用新型可有效的解决基于EML光收发模块成本过高的问题。
[0007]本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决:
[0008]本实用新型提供一种带FEC功能的基于DML的100G光收发模块，包括光发射功能单元、光接收功能单元，控制功能单元；所述光发射功能单元包括依次顺序连接的FEC编码单元、多组数据时钟恢复单元、多组激光器驱动单元、多组基于25G DML的发射组件、光合波器；所述光接收功能单元包括顺序连接的FEC解码单元、多组数据时钟恢复单元、多组放大电路、多组光接收组件，光分波器；所述控制功能单元与所述光发射功能单元和所述光接收功能单元连接，控制和检测所述光发射功能单元和所述光接收功能单元的工作状态。
[0009]在上述技术方案中，所述激光器驱动单元输出的驱动电流使得基于25G DML的发射组件中的DML发射组件工作于线性工作区域，以抑制啁啾降低色散从而减小码间串扰。
[0010]在上述技术方案中，所述控制功能单元进一步包括温度探测电路、温度控制电路、存储电路和微控制器；所述温度探测电路用于探测所述基于25G DML的发射组件中的DML发射组件的工作温度，所述温度控制电路用于使所述DML发射组件保持在最佳温度点，所述微控制器根据所述温度探测电路探测到的温度反馈，动态调整所述温度控制电路的工作状态，所述存储电路用于存储各DML发射组件的阈值电流信息，所述微控制器根据所述阈值电流信息调整所述激光器驱动单元输出的驱动电流，使所述DML发射组件工作在线性工作区域。
[0011 ] 在上述技术方案中，所述FEC编码单元包括解复用器、二十组FEC编码器、复用器组成；所述解复用器有两种类型10:20解复用器和4:20解复用器；所述复用器为20:4复用器。
[0012]在上述技术方案中，所述FEC解码单元包括复用器、二十组FEC编码器、解复用器组成；所述复用器有两种类型20:10复用器和20:4复用器；所述解复用器为4:20解复用器。
[0013]在上述技术方案中，所述光发射功能单元包括的多组数据时钟恢复单元为四组、多组激光器驱动单元为四组、多组基于25G DML的发射组件为四组；所述光接收功能单元包括的多组数据时钟恢复单元为四组、多组放大电路为四组、多组光接收组件为四组。
[0014]在上述技术方案中，所述基于25G DML的发射组件满足IEEE802.3ba规定的波分复用波长间隔，其中心波长分别为1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm。
[0015]在上述技术方案中，所述光接收组件采用PIN型二极管阵列或雪崩光电二极管阵列。
[0016]在上述技术方案中，所述控制功能单元进一步包括输入输出逻辑控制电路、上电时序控制电路、FEC编解码状态指示电路、数模和模数转换电路。
[0017]本实用新型取得了以下技术效果:
[0018]通过集成FEC编解码的功能，实现25G DML在100G中长距离传输中的应用，极大的降低了光收发模块的成本，极具经济性。另外该技术方案满足多种100G通信接口，极具灵活性，通过加入FEC功能使光收发模块整体性能得到优化。集新颖性、经济性、实用性与创造性于一体，适用于大规模生产，满足中长距离传输的需要。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型装置内部结构功能框图；
[0020]图2为本实用新型FEC编码单元部分结构示意图；
[0021]图3为本实用新型FEC解码单元部分结构示意图；
[0022]图4为本实用新型发射功能单元结构示意图；
[0023]图5为现有技术驱动DML发射组件的方式；
[0024]图6为本实用新型抑制DML啁嗽的驱动装置结构不意图；
[0025]图7为本实用新型中一种点对点传输的应用示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细描述。
[0027]本实用新型提供了一种带FEC功能的基于DML的100G光收发模块，包括光发射功能单元10、光接收功能单元20和控制功能单元30。其中光发射单元10包括多组FEC编码单元101、多组数据时钟恢复单元102、多组激光器驱动单元103、多组基于25G DML的光发射组件104、光合波器105。光接收功能单元20包括多组FEC解码单元201、多组数据时钟恢复单元202、多组放大电路203、多组光接收组件204，光分波器205。控制功能单元30与光收发模块接口的输入输出信号连接，接收光收发模块外部控制单元(图中未示出)输入的控制信息，并将光收发模块的诊断信息输出至外部控制单元，同时与光发射功能单元10和光接收功能单元20连接，控制和检测光发射功能单元10和光接收功能单元20的工作状
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[0028]下面将参照附图，对本实用新型所述的光收发模块的实施方案做进一步说明。
[0029]图1显示了一种带FEC功能基于DML的100G光收发模块的具体实施方案，包括光发射功能单元10、光接收功能单元20和控制单元30
[0030]其中光发射功能单元10包括FEC编码单元101、四组数据时钟恢复单元102、四组激光器驱动单元103、四组基于25G DML的光发射组件104、光合波器105。
[0031]图2为FEC编码单元101的功能框图，FEC编码单元101用于在100G标准接口CAUI或CAU1-4的电信号中加入纠错编码信息，以达到在因抑制DML激光器啁啾造成消光比降低时延长光信号的传输距离，改善系统误码率，提升系统可靠性。FEC编码单元101包括解复用器110、多组FEC编码器111、复用器112。解复用器110有两种类型，分别为10:20解复用器和4:20解复用器，10:20解复用器用于将100G标准接口 CAUI的十路1G速率的电信号解复用为二十路5G速率电信号；4:20解复用器用于将100G标准接口 CAU1-4的四路25G速率电信号解复用为二十路5G速率电信号。多组FEC编码器为二十组，用于加入FEC纠错编码信息，提供约6?9dB的编码增益，以延长传输距离。复用器112为20:4复用器，用于将二十路5G速率的电信号复用为四路25G速率的电信号。待发送的电信号通过100G标准接口 CAUI或CAU1-4的电信号进入解复用器110，解复用后的数据进入多组FEC编码器111加入FEC编码信息，然后进入复用器112复用为四路包含FEC编码信息的25G速率电信号输出。
[0032]图3为FEC解码单元201的功能框图，FEC解码单元201用于将包含FEC编码信息的电信号进行错误码的恢复解码，同时将解码后的电信号转化为100G标准接口的电信号。FEC解码单元201包括解复用器212、多组FEC解码器211，复用器210。解复用器212用于将四路25G速率的电信号解复用为二十路5G速率的电信号。多组FEC解码器211为二十组，用于将包含FEC编码信息的电信号进行错误码的恢复解码。复用器210有两种类型，分别为20:10复用器和20:4复用器，20:10复用器用于将恢复解码后的二十路5G速率电信号复用为十路1G速率的电信号，然后通过10G标准接口 CAUI进行输出；20:4复用器用于将恢复解码后的二十路5G速率电信号复用为四路25G速率的电信号，然后通过100G标准接口 CAU1-4进行输出。接收到的包含纠错编码信息的电信号以四路25G速率的电信号形式进入FEC解码单元前端的4:20解复用器212，解复用为二十组5G速率的电信号进入二十组FEC解码器211进行错误码的恢复解码，恢复解码后的电信号通过20:10或20:4的复用器210复用为十路1G或四路25G速率的电信号，然后通过100G标准接口 CAUI或CAU1-4进行传输输出。
[0033]由此，本实用新型所述的光收发模块的工作流程如下。
[0034]光发射功能单元10用来接收到来自100G标准接口 CAUI或CAU1-4的电信号，通过FEC编码单元101前端的解复用器110，将CAUI接口的十路1G速率电信号或CAU1-4接口的四路25G速率电信号，解复用为二十路5G速