专利名称：Qsfp双向光收发模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微电子器件技术领域，尤其涉及一种QSFP (四信道可插拔光学模 块Quad Small Form-factor Pluggable)双向光收发模块。
背景技术：
在光通信领域，并行光传输和光信号处理，一直是研究的热点，与串行光通信相 比，在传输相同的速率下，能降低系统光电器件的设计复杂程度，降低系统成本。单信道小 型可插拔光收发模块(SFP)，已被广泛的应用，展现了良好的性能和灵活性。四信道小型可 插拔光学模块(QSFP)，采用并行光传输方案，便于使用且易于集成，与SFP相比具有更大的 传输容量。随着网络技术和数据处理能力的增加，QSFP在计算和存储等方面会得到越来越 广泛的应用。QSFP标准对模块传输性能和以及接口、外形等进行了规定，但QSFP模块在内 部电路的设计具有很大的灵活性。QSFP双向光收发模块是超级计算机、大型服务器进行Infiniband (支持多并发链 接的“转换线缆”)通信的主要互连产品，能支持SDR、DDR、QDR不同数据速率，最高支持速率 10(ibpS，实现交换机或者服务期间的低延时、快速的互连。它的好坏直接影响数据处理、存 储和系统的可靠性。现有技术中生产QSFP双向光收发模块存在着成本高、通道之间的串扰 大、单位比特数据的功耗大等不足。
实用新型内容针对现有技术中存在的QSFP双向光收发模块存在着成本高、通道之间的串扰大、 单位比特数据的功耗大等不足，因此有必要提供一种QSFP双向光收发模块。本实用新型的 目的是设计传输质量高、低功耗、成本低的QSFP双向光收发模块，方案是选用CMOS工艺设 计的低功耗电路芯片，优化供电系统的管理提高电源完整性，降低收发模块内发射端、接收 端之间以及内部的电源相互影响。优化模块内部的控制电路和工艺过程减提高系统的稳定 性，降低成本。本实用新型提供一种QSFP双向光收发模块，包括电压分配模块19、滤波及防冲 击电路10、驱动电路13、激光器阵列14、单片机17、探测器阵列15、接收电路16 ；所述激光 器阵列14和驱动电路13通过金丝连接；所述单片机17分别与所述驱动电路13、接收电路 16连接；所述探测器阵列15和接收电路16通过金丝连接；所述电压分配模块19分别与驱 动电路13、接收电路16连接；所述滤波电路10与电压分配模块19连接。优选地上述QSFP双向光收发模块还包括温度传感器18，单片机17和温度传感器 18连接。上述滤波电路10使用电容实现滤波。电压分配模块19与单片机17连接，电压分 配模块19包括电压分配功能和模块热插拔管理功能。单片机17的P2. 0/C2D与外部接口 管脚LPMODE连接，单片机17的RST/C2CK与外部接口管脚RESETL连接。单片机17包括闪 存 FLASH。本实用新型的有益效果为本实用新型的QSFP双向光收发模块与QSFP标准兼容，采用通用的电接口，由于采用低功耗芯片以及优化了供电和控制电路，使得本实用新型具 有功耗低，结构紧凑，实现简单等优点。
图1为本实用新型的收、发一体的QSFP模块结构示意图。图2为本实用新型的收、发一体的QSFP模块电路连接图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并 参照附图，对本实用新型进一步详细说明。图1为本实用新型的收、发一体的QSFP模块工作示意图，本实用新型提供一种 QSFP模块，包括电压分配模块19、滤波电路10、驱动电路13、激光器阵列1 4、单片机17、 探测器阵列15、接收电路16 ；所述激光器阵列14和驱动电路13连接；所述单片机17分别 与所述驱动电路13、接收电路16连接；所述探测器阵列15和接收电路16连接；所述电压 分配模块19分别与驱动电路13、接收电路16连接；所述滤波电路10与电压分配模块19连 接。优选地，所述QSFP模块还包括温度传感器18，所述单片机17和所述温度传感器 18连接。温度传感器18监测QSFP模块内部的温度，通过单片机17和驱动电路13实现自 动温度补偿。通过单片机17和电压分配模块19连接，监测QSFP模块的工作电压以及进行 热插拔控制，当电压高于或者低于预先设定的值，发出报警信号，同时控制上电对电源波动 的影响。所述激光器阵列14及其驱动电路13，实现电信号到光信号的转换，两者通过金丝 相连，驱动电路和电路板之间通过金丝相连，驱动电路的采用交流耦合输入，激光器将电信 号转换为光信号在光纤内传输。所述探测器阵列15和接收电路16连接，完成光信号到电信号的转换，两者通过金 丝相连，接收电路16和电路板之间通过金丝相连，探测器阵列将接收的光信号转换为电 信号，电信号经接收放大电路，交流耦合输出给外部进行处理。下面结合另外一个同样的QSFP模块详细说明本实用新型中QSFP模块的工作原 理。上述的QSFP模块作为发射端，相同的另外一个QSFP模块作为接受端。驱动电路13通过 交流耦合的方式从外界接收一定幅度的信号，驱动电路加载直流信号使激光器阵列14发 射一定功率的光信号，调制激光器阵列14发光实现电光转换，光信号通过光缆传输到接收 端的探测器阵列25，探测器阵列25和接收电路沈连接，探测器阵列25探测到的小信号经 过接收电路26放大，通过交流耦合输出给外界的处理电路，完成高速信号的和光电转换。 相应地，其接收方向和发射方向工作原理相同。其中单片机(17 ；27)实现模块的工作特性 的监测和控制，包括对驱动电路(13 ；23)、接收电路(16 ；洸)、温度传感器(18 ；28)的控制， 同时和这些芯片以及外部的控制电脑进行通信；电压分配模块9分别给发射和接收部分供 电，同时支持模块热插拔操作。滤波电路10使用电容实现滤波，电容的选择根据消除的噪 声进行选定。可以配合使用使用现有技术中的一些电路结构，如使用Iptronics公司的IPVD12G011和IPTA12G011作为驱动电路和接收电路，单片机作为控制器，选用Analog Device热插拔管理芯片ADM1177芯片作为电压分配模块，TMPl 12为温度传感器，构成的 QSFP有源光缆电路原理图如图2所示。QSFP源协议规定了 QSFP模块和外部通信接口，外部输入的4对差分信号通过交流 耦合输入到驱动电路IPVD12G011中，同时单片机和驱动电路IPVD12G011连接，监测和控制 激光器的电流、使能以及对通过I2Canter — Integrated Circuit)两线式串行总线(SCL， SDA)对驱动电路的进行读写，改变控制激光器的偏置电流、调制电流、预加重等。VccTxjn 作为发射端的电源，为驱动电路供电。驱动电路为激光器阵列提供了直流光，调制信号改变 光强，DOx (x=l，2，3，4)和激光器阵列相连，驱动激光器发光。光信号通过光纤耦合到接收 端的探测器阵列，输出小信号，经过接收电路IPTA12G011放大交流耦合输出到外部电路。 单片机和接收电路连接，监测探测器的每个信道的电流通断，同时可以控制探测电路的使 能和通断、输出幅度、均衡等特性。单片机和驱动电路、接收电路通过四线接口(MIS0，M0SI， SS, SCK)进行输出地传输，接收电路和发射电路共用四线接口。接收电路的电源由VccRx_ in提供。温度传感器和单片机通过两线接口(SCL，ADD0)通信。单片机电源和温度传感器 的电源由VCCl提供。单片机和外部采用两线接口(SCL，SDA)实时通信，由外部主机对QSFP 进行控制和监测。同时便于控制和操作，有5个低速接口用于QSFP和外部主机通信。其中 外部接口的管脚LPMODE和RESET分别和单片机的C2D和C2CK相连，共用管脚，方便单片机 的数据下载。外部电源VccRx和VccTx分别和电压分配模块ADMl 177相连接，ADMl 177的 输出VCCRX_in和VccTXjn分别和发射电路和接收电路相连接，可以实现电源的稳压和电 压电流的监控。温度传感器探测QSFP模块工作的温度，使这个模块具有自动温度补偿的功 能。大电容和发射电路和输出电路的电源分别相连保护电压快速变化对电路的冲击。原理 图中管脚名字相同，代表信号之间物理相连接。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本 实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.QSFP双向光收发模块，其特征在于包括电压分配模块(19)、滤波及防冲击电路 (10)、驱动电路(13)、激光器阵列(14)、单片机(17)、探测器阵列(15)、接收电路(16)；所述 激光器阵列(14)和驱动电路(13)通过金丝连接；所述单片机(17)分别与所述驱动电路 (13)、接收电路(16)连接；所述探测器阵列(15)和接收电路(16)通过金丝连接；所述电压 分配模块(19)分别与驱动电路(13)、接收电路(16)连接；所述滤波电路(10)与电压分配 模块(19)连接。
2.如权利要求1所述的QSFP双向光收发模块，其特征在于所述QSFP双向光收发模块 还包括温度传感器(18)，单片机(17)和温度传感器(18)连接。
3.如权利要求1所述的QSFP双向光收发模块，其特征在于所述滤波电路(10)使用电 容实现滤波。
4.如权利要求1所述的QSFP双向光收发模块，其特征在于电压分配模块(19)与单片 机(17)连接，电压分配模块(19)包括电压分配功能和模块热插拔管理功能。
5.如权利要求1所述的QSFP双向光收发模块，其特征在于单片机(17)的P2.0/C2D与 外部接口管脚LPMODE连接，单片机(17)的RST/C2CK与外部接口管脚RESETL连接。
6.如权利要求1所述的QSFP双向光收发模块，所述单片机(17)包括闪存FLASH。
专利摘要本实用新型涉及微电子、光电子器件技术领域，本实用新型公开了一种QSFP双向光收发模块,包括电压分配模块(19)、滤波及防冲击电路(10)、驱动电路(13)、激光器阵列(14)、单片机(17)、探测器阵列(15)、接收电路(16)；所述激光器阵列(14)和驱动电路(13)连接；所述单片机(17)分别与所述驱动电路(13)、接收电路(16)连接；所述探测器阵列(15)和接收电路(16)连接；所述电压分配模块(19)分别与驱动电路(13)、接收电路(16)连接；所述滤波及防冲击电路(10)与电压分配模块(19)连接。本实用新型的QSFP双向光收发模块与QSFP标准兼容，实现简单，方便灵活。
文档编号G02B6/42GK201926787SQ201020687888
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者万里兮, 刘丰满, 宋见, 李宝霞, 李志华, 王海东, 相海飞, 高巍 申请人:成都锐华光电技术有限责任公司