一种低成本的10g epon onu光模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低成本的10G?EPON?ONU光模块，包括激光发射器、激光探测器、微处理器和收发一体芯片。收发一体芯片分别与激光发射器和激光探测器电连接；激光发射器和激光探测器分别通过光纤与光模块的壳体上设置的插拔型光接口相连接；收发一体芯片的通信接口与微处理器的通信接口通过数据线连接。本实用新型采用集成有激光驱动器、限幅放大器和寄存器的收发一体芯片，且激光发射器和激光探测器分别与收发一体芯片连接。对于光模块接收端，激光探测器中APD的高压控制也通过微处理器设置寄存器的数值来控制。本实用新型具有成本低、节约布板空间、利于小型化封装的优点。
【专利说明】—种低成本的10G EPON ONU光模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光通信【技术领域】，具体涉及一种低成本的IOG EPON ONU光模块。【背景技术】
[0002]随着现代社会信息化和科学技术的持续快速发展，各种新型业务不断涌现，尤其是云计算、存储、高清视频和3D电视的应用需求，使网络带宽需求呈现出每5到6年增长10倍的趋势，接入网络面临着前所未有的带宽压力。光纤接入由于超宽的传输潜力已逐渐成为宽带接入网市场的主流技术和发展趋势。高速光网络建设目前已成为国家意志，三网融合是大势所趋。
[0003]IOG EPON (Ethernet Passive Optical Network,以太网无源光网络)以其高速的传输速率(lOGbit/s)、优于已有的宽带接入技术而成为高速宽带接入的理想技术。IOG EPON可以继承EPON大规模部署的成熟经验，并在不改变目前的ODN (opticaldistribution network,光配线网络)情况下与GEP0N(Gigabit Ethernet Passive OpticalNetwork，千兆以太网无源光网络)共存，为运营商节省投资，因此各大设备商，器件商积极投入10G EPON ONUCOptical Network Unit，光网络单元)光模块的生产。前期的10G EPONONU光模块研究焦点在于提高其功能，且根据客户技术指标在光模块中配置不同种类的微处理器以满足客户需求，而对于生产成本并不太关注。但随着10G EPON的商业化，当前市场对10G EPON ONU光模块的海量需求，使得成本控制在10G EPON ONU光模块研发生产过程中显得尤为重要。
[0004]由上可知，有必要提供一种能够降低生产成本的10G EPON ONU光模块。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种能够降低生产成本的10G EPON ONU光模块。
[0006]根据本实用新型的实施例，提供了一种低成本的10G EPON ONU光模块，包括激光发射器、激光探测器和微处理器和收发一体芯片，其中，
[0007]所述收发一体芯片分别与所述激光发射器和激光探测器电连接；
[0008]所述激光发射器和所述激光探测器分别通过光纤与所述光模块的壳体上设置的插拔型光接口相连接；
[0009]所述收发一体芯片的通信接口与所述微处理器的通信接口通过数据线连接。
[0010]进一步地，所述光模块还包括:升压芯片和倍压整流电路，
[0011]所述升压芯片的输入端与所述光模块的电源电连接，其输出端通过所述倍压整流电路与所述激光探测器电连接。
[0012]其中，所述收发一体芯片内部集成有激光驱动器、限幅放大器和寄存器，以及
[0013]所述收发一体芯片包括第一输入接口、第一输出接口、第二输出接口和第三输出接口，
[0014]所述激光探测器通过第一输入接口与所述限幅放大器电连接；[0015]所述激光驱动器通过第一输出接口和第二输出接ロ与所述激光发射器电连接；
[0016]所述寄存器的输入端通过所述收发一体芯片的通信接ロ与所述微处理器连接，所述寄存器的输出端与所述激光驱动器连接。
[0017]进ー步地，所述寄存器的输出端还与所述升压芯片通信。
[0018]优选地，光模块还包括镜像电流源，
[0019]所述镜像电流源设置于所述倍压整流电路与所述激光探測器之间的电路上，所述镜像电流源的第一输出端与所述收发一体芯片的第三输入接ロ连接。
[0020]进ー步地，所述镜像电流源还设有第二输出端，该第二输出端与微处理器相连。
[0021]优选地，所述激光发射器为内设发光二极管和背光检测ニ极管的DFB激光器；所述收发一体芯片还包括第二输入接ロ；
[0022]所述收发一体芯片的第一输出接口和第二输出接ロ均与激光发射器的发光二极管电连接；
[0023]所述收发一体芯片的第二输入接ロ与所述激光发射器中的背光检测ニ极管电连接。
[0024]所述激光探測器为内设雪崩光电ニ极管的激光探測器。
[0025]优选地，所述收发一体芯片的通信接ロ与所述微处理器的通信接ロ通过I2C总线连接。
[0026]其中，光模块中的所述激光发射器、激光探测器、微处理器、收发一体芯片、升压芯片和倍压整流电路设置于ー块电路板上。
[0027]由上述技术方案可知，本实用新型中的IOG EPON ONU光模块采用集成有激光驱动器、限幅放大器和寄存器的收发一体芯片，且激光发射器和激光探测器分别与收发一体芯片连接。对于光模块发射端的光功率和消光比的调试，通过微处理器设置寄存器的数值来控制；对于光模块接收端，激光探測器中APD的高压控制也通过微处理器设置寄存器的数值来控制。由于本实用新型中的微处理器省去多个输入/输出接ロ，因此使得本实用新型的成本大大降低。同时本实用新型采用集成的收发一体芯片，因此能够大大节约布板空间，利于小型化封装。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
[0029]图1示出了现有IOG EPON ONU光模块的内部结构电路图；
[0030]图2示出了本实用新型中IOG EPON ONU光模块内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下參照附图并举出优选实施例，对本实用新型进ー步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的ー个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。
[0032]现有IOG EPON ONU光模块中，通常包括外壳、设置于外壳内的单纤双向光组件和设置发射接收控制和监控电路的电路板。图1示出了现有10GEP0N ONU光模块的内部结构电路图。如图1所示，
[0033]单纤双向光组件包括DFB (Distributed Feed Back，分布反馈)激光器101和激光探测器102,激光探测器102内设置APD (Avalanche Photo Diode,雪崩光电二极管)。
[0034]发射接收控制和监控电路包括单独设置的激光器驱动器103、限幅放大器104，升压芯片105，倍压整流电路106，镜像电流源107、微处理器108六个芯片。
[0035]在图1所不的发射接收控制和监控电路中，在激光发射端，DFB激光器101内集成有发光二极管和背光检测二极管，微处理器108通过DA-MOD和DA-BIAS端口分别向激光器驱动器103发送调制电流驱动信号和偏置电流驱动信号，激光器驱动器103根据接收到的偏置电流驱动信号和调制电流驱动信号向DFB激光器101输入偏置电流Ibias和调制电流Imod以驱动DFB激光器101中的发光二极管发光，以实现将用户发送的数据转换为光信号通过光纤传送至局端。DFB激光器101中的背光检测二极管与激光器驱动芯片电连接。背光检测二极管根据DFB激光器101中发光二极管的发光强度产生相应的背光电流Imon,并将背光电流Imon发送至激光器驱动芯片，激光器驱动芯片根据背光电流Imon调节偏置电流Ibias，以使检测到的偏置电流Ibias能够与其内部预先设置的参考电流相当，从而提供恒定的光输出功率。
[0036]在激光接收端，激光探测器102将接收到的光信号转换为电信号并将电信号传输至与其电连接的限幅放大器104，限幅放大器104将接收到的电信号进行限幅放大后进行输出。升压芯片105和倍压整流电路106对电源电压进行升压和整流后为激光探测器102内的APD提供高压电源。镜像电流源107设置于倍压整流电路106与激光探测器102之间的电路上并通过RSSI与微处理器108连接，用于得到流入至APD的电流值并将该电流值发送给微处理器108，同时微处理器108的DA-AH)端口与升压芯片105电连接，用于根据镜像电流源107发送的电流值对提供给APD的高压进行调节，以实现ONU光模块在连续模式下对接收光功率的精确监控。
[0037]由图1所示的现有IOG EPON ONU光模块中的发射接收控制和监控电路可以清楚地看出:传统的IOG EPON ONU光模块PCB布线复杂、硬件成本高。同时，传统的IOG EPONONU光模块若采用标准SFP+封装，由于光模块内芯片个数较多，SFP+封装体积较小，这就决定了必须需要两个PCB才能完成布板，然后通过插针将两个PCB板进行连接。由此可知，无论是芯片成本、PCB成本和加工成本，使得现有IOG EPON ONU光模块均无法实现低成本的要求。
[0038]为了解决传统IOG EPON ONU光模块存在的上述缺陷，本实施例提出了一种采用二合一集成芯片的IOG EPON ONU光模块，以达到简化电路设计、降低硬件成本的目的。下面通过具体的实施例来详细阐述所述IOG EPON ONU光模块的具体结构及其工作原理。
[0039]图2示出了本实用新型中IOG EPON ONU光模块内部结构示意图。如图2所示，IOGEPON ONU光模块包括激光发射器201、激光探测器202、微处理器203和收发一体芯片204。其中，
[0040]激光发射器201和激光探测器202分别通过光纤与光模块壳体上设置的插拔型光接ロ相连接。收发一体芯片204分别与所述激光发射器201和激光探测器202电连接；收发一体芯片204的通信接ロ与微处理器203的通信接ロ通过数据线连接。本实施例中，激光发射器201选用内设发光二极管211和背光检测ニ极管212的DFB激光器。激光探測器202选用内设APD的激光探测器202。
[0041]进ー步地，本实用新型中的IOG EPON ONU光模块还包括升压芯片205和倍压整流电路206。其中，
[0042]升压芯片205的输入端与光模块的电源(图中未示出)连接，其输出端通过倍压整流电路206与激光探测器202内的APD电连接。升压芯片205和倍压整流电路206将电源电压进行升压和整流后为APD提供高压电源。
[0043]本实用新型中的收发一体芯片204内部集成有激光驱动器、限幅放大器和寄存器。以及，
[0044]所述收发一体芯片204还包括第一输入接ロ 20、第二输入接ロ 21、第一输出接ロ22、第二输出接ロ 23和第三输出接ロ 24，
[0045]激光探测器202通过收发一体芯片204的第一输入接ロ 20与其内部的限幅放大器电连接。收发一体芯片204通过第一输入接ロ 20接收激光探測器202发送的电信号并通过限幅放大器将接收到的电信号进行限幅放大后输出。
[0046]收发一体芯片204内部的激光驱动器通过第一输出接ロ 22和第二输出接ロ 23与激光发射器201的发光二极管211电连接。收发一体芯片204通过第一输出接ロ 22和第ニ输出接ロ 23向发光二极管211发送偏置电流Ibias和调制电流Imod ;收发一体芯片204的第二输入接ロ 21与激光发射器201中的背光检测ニ极管212电连接，用于接收背光检测ニ极管212发送的背光电流Imon。
[0047]寄存器的输入端与所述微处理器203连接，寄存器的输出端分别与激光驱动器和升压芯片205通信。微处理器203通过设置寄存器的值实现对激光驱动器中偏置电流Ibias、调制电流Imod和升压芯片205中的电压的调节。
[0048]进ー步地，在倍压整流电路206与激光探測器202之间的电路上还设有镜像电流源。镜像电流源的第一输出端与收发一体芯片204的第三输入接ロ连接。收发一体芯片204根据镜像电流源镜像得到的流入至APD的电流值与设定的电流值进行对比，并通过设置寄存器中对应APD的电压值来调节升压芯片205的电压。
[0049]进ー步地，镜像电流源还设有第二输出端，该第二输出端与微处理器203相连。微处理器203根据镜像电流源镜像得到流入APD的电流值与设定的电流值对比后，通过设置收发一体芯片204中寄存器对应提供给APD的电压值来调节升压芯片205的电压。实际应用中，镜像电流源中的第二输出端通常作为备选方案，当收发一体芯片204对升压芯片205的电压调节精度不高时或调节电路出现故障时，方会采用微处理器203对升压芯片205的电压值进行调节。
[0050]下面对本实用新型中的IOG EPON ONU光模块的工作原理进行详细阐述。
[0051]在激光发射端，微处理器203通过设置寄存器中偏置电流Ibias和调制电流Imod的数值并通过第一输出接ロ 22和第二输出接ロ 23发送至激光发射器201中的发光二极管211以驱动发光二极管211发光，从而将用户发送的数据转换为光信号通过光纤传送至局端。激光发射器201中的背光检测ニ极管212根据发光二极管211的发光强度产生相应的背光电流Imon，背光电流Imon经与激光器驱动芯片电连接。背光检测二极管212根据DFB激光器中发光二极管211的发光强度产生相应的背光电流Imon,背光电流Imon经第二输入接口 21发送至收发一体芯片204，收发一体芯片204根据背光电流Imon调节偏置电流Ibias,以使检测到的偏置电流Ibias能够与其寄存器中设置的参考电流相当，从而实现光功率和消光比的自动调试。
[0052]在激光接收端，激光探测器202将接收到的光信号转换为电信号并将电信号经第一输入接口 20传输至收发一体芯片204，收发一体芯片204中的限幅放大器将接收到的电信号进行限幅放大后进行输出。对于APD的电压控制通过收发一体芯片204或微处理器203进行控制。具体为，镜像电流源的第一输出端通过RSSI与收发一体芯片204的第三输入接口连接，收发一体芯片204根据镜像电流源镜像得到的流入至APD的电流值与设定的电流值进行对比，并通过设置寄存器中对应APD的电压值来调节升压芯片205的电压，从而实现对APD电压的调节。
[0053]当收发一体芯片204对升压芯片205的电压调节精度不高或调节电路出现故障时，此时通过微处理器203对升压芯片205的电压进行调节。具体为:微处理器203根据镜像电流源镜像得到流入APD的电流值与设定的电流值对比后，微处理器203与收发一体芯片204通信，通过设置收发一体芯片204中寄存器对应APD的电压值对升压芯片205的电压进行调节，从而实现对APD电压的调节。
[0054]由以上技术方案可知，本实用新型中的IOG EPON ONU光模块采用集成有激光驱动器、限幅放大器和寄存器的收发一体芯片204，且激光发射器201和激光探测器202分别与收发一体芯片204连接。对于光模块发射端的光功率和消光比的调试，通过微处理器203设置寄存器的数值来控制；对于光模块接收端，激光探测器202中APD的高压控制也通过微处理器203设置寄存器的数值来控制，因此本实用新型中的微处理器203便可省去多个输入/输出接口，因此微处理器203的成本大大降低。同时，由于采用集成的收发一体芯片204，本实用新型中的IOG EPON ONU光模块大大节约布板空间，采用单板(即只使用一块电路板)即可实现光模块的各种功能，利于IOG EPON ONU光模块的小型化封装。
[0055]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低成本的IOG EPON ONU光模块，包括激光发射器、激光探测器和微处理器，其特征在于，还包括收发一体芯片，其中， 所述收发一体芯片分别与所述激光发射器和激光探測器电连接； 所述激光发射器和所述激光探測器分别通过光纤与所述光模块的壳体上设置的插拔型光接ロ相连接； 所述收发一体芯片的通信接ロ与所述微处理器的通信接ロ通过数据线连接。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括:升压芯片和倍压整流电路， 所述升压芯片的输入端与所述光模块的电源电连接，其输出端通过所述倍压整流电路与所述激光探測器电连接。
3.根据权利要求1所述的光模块,其特征在于,所述收发一体芯片内部集成有激光驱动器、限幅放大器 和寄存器，以及 所述收发一体芯片包括第一输入接ロ、第一输出接ロ、第二输出接口和第三输出接ロ， 所述激光探測器通过第一输入接ロ与所述限幅放大器电连接； 所述激光驱动器通过第一输出接口和第二输出接ロ与所述激光发射器电连接； 所述寄存器的输入端通过所述收发一体芯片的通信接ロ与所述微处理器连接，所述寄存器的输出端与所述激光驱动器连接。
4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述收发一体芯片内部集成有激光驱动器、限幅放大器和寄存器，以及 所述收发一体芯片包括第一输入接ロ、第一输出接ロ、第二输出接口和第三输出接ロ， 所述激光探測器通过第一输入接ロ与所述限幅放大器电连接； 所述激光驱动器通过第一输出接口和第二输出接ロ与所述激光发射器电连接； 所述寄存器的输入端通过所述收发一体芯片的通信接ロ与所述微处理器连接，所述寄存器的输出端与所述激光驱动器连接。
5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述寄存器的输出端还与所述升压芯片通信。
6.根据权利要求4或5所述的光模块，其特征在于，还包括镜像电流源， 所述镜像电流源设置于所述倍压整流电路与所述激光探測器之间的电路上，所述镜像电流源的第一输出端与所述收发一体芯片的第三输入接ロ连接。
7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述镜像电流源还设有第二输出端，该第二输出端与微处理器相连。
8.根据权利要求3或4所述的光模块，其特征在于，所述激光发射器为内设发光二极管和背光检测二极管的DFB激光器；所述收发一体芯片还包括第二输入接ロ ； 所述收发一体芯片的第一输出接口和第二输出接ロ均与激光发射器的发光二极管电连接； 所述收发一体芯片的第二输入接ロ与所述激光发射器中的背光检测二极管电连接。
9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述激光探測器为内设雪崩光电二极管的激光探测器。
10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述收发一体芯片的通信接ロ与所述微处理器的通信接口通过I2C总线连接。
11.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述激光发射器、激光探测器、微处理器、收发一体芯片、升压芯片和倍压整流电路设置于一块电路板上。
【文档编号】H04B10/40GK203416265SQ201320365815
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年6月24日 优先权日:2013年6月24日
【发明者】薛登山, 赵其圣 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司