基于PAM4调制的400GDML光收发模块制造技术

本发明专利技术涉及一种基于PAM4调制的400G DML光收发模块，其包括光发射单元和光接收单元，所述光发射单元包括第一DSP处理器、驱动器、激光器，所述光接收单元包括光接收机、第二DSP处理器，第一DSP处理器用于对第一NRZ电信号进行PAM4调制，所述驱动器用于将由第一DSP处理器进行了PAM4调制的电信号转换为驱动信号，以驱动所述激光器，所述激光器用于将所述驱动信号转换为光信号，以进行发射，所述光接收机用于接收光信号，并将光信号转换为PAM4电信号，并将其输出到所述第二DSP处理器；所述第二DSP处理器用于对从所述光接收机接收的PAM4电信号解调为第二NRZ电信号输出。

400GDML optical transceiver module based on PAM4 modulation

The present invention relates to a 400G DML optical transceiver based on PAM4 modulation, which includes a light emitting unit and a light receiving unit, the light emission unit includes a first processor, DSP driver, laser, the light receiving unit includes a light receiver, the DSP processor, the first DSP processor for PAM4 modulation on the first NRZ the electrical signal, the driver will be used by the first DSP processor of PAM4 modulation signal is converted to the driving signal to drive the laser, the laser is used as the driving signals are converted to optical signals for transmitting, the optical receiver for receiving optical signals, and the optical signals are converted to the PAM4 signal, and its output to the DSP processor; the DSP processor for PAM4 from the electrical signal demodulation of the optical receiver for 2 NRZ signals Output.

【技术实现步骤摘要】
基于PAM4调制的400GDML光收发模块
本专利技术涉及光通信领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。根据本专利技术的实施例，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。本专利技术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。本专利技术的基于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为本专利技术第一实施例的功能结构示意图；图2为本专利技术第二实施例的功能结构示意图；图3为本专利技术第三实施例的功能结构示意图；图4为本专利技术第一、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为本专利技术第一、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专利技术的技术方案作进一步具体说明，由此，本专利技术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：本专利技术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：本专利技术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解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PAM4调制的400G DML光收发模块，包括光发射单元和光接收单元；其特征在于：所述光发射单元包括第一DSP处理器(102、202、302)、驱动器(103、203、303)、激光器(104、204、304)、波分复用器(105、205、305)；所述光接收单元包括波分解复用器(106、206、306)、光接收机(107、207、307)、第二DSP处理器(108、208、308)；所述第一DSP处理器(102、202、302)用于将输入的第一NRZ电信号调制为多路PAM4电信号；多个所述驱动器(103、203、303)用于将所述多路PAM4电信号转换为多路驱动信号，以驱动多个所述激光器(104、204、304)；多个所述激光器(104、204、304)用于将所对应的多路驱动信号转换为多路光信号，多路光信号经所述波分复用器(105、205、305)合波为400Gbps光信号，以进行发射；所述波分解复用器(106、206、306)将接收到的400Gbps光信号解复用为多路4电平光信号；多个所述光接收机(107、207、307)用于将多路4电平光信号转换为相应的PAM4电信号，并将其输出到所述第二DSP处理器(108、208、308)；所述第二DSP处理器(108、208、308)用于将接收的PAM4电信号解调为第二NRZ电信号输出。...

【技术特征摘要】
1.一种基于PAM4调制的400GDML光收发模块，包括光发射单元和光接收单元；其特征在于：所述光发射单元包括第一DSP处理器(102、202、302)、驱动器(103、203、303)、激光器(104、204、304)、波分复用器(105、205、305)；所述光接收单元包括波分解复用器(106、206、306)、光接收机(107、207、307)、第二DSP处理器(108、208、308)；所述第一DSP处理器(102、202、302)用于将输入的第一NRZ电信号调制为多路PAM4电信号；多个所述驱动器(103、203、303)用于将所述多路PAM4电信号转换为多路驱动信号，以驱动多个所述激光器(104、204、304)；多个所述激光器(104、204、304)用于将所对应的多路驱动信号转换为多路光信号，多路光信号经所述波分复用器(105、205、305)合波为400Gbps光信号，以进行发射；所述波分解复用器(106、206、306)将接收到的400Gbps光信号解复用为多路4电平光信号；多个所述光接收机(107、207、307)用于将多路4电平光信号转换为相应的PAM4电信号，并将其输出到所述第二DSP处理器(108、208、308)；所述第二DSP处理器(108、208、308)用于将接收的PAM4电信号解调为第二NRZ电信号输出。2.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于：所述NRZ电信号是16路25G的NRZ电信号；所述第一DSP处理器(102)用于将所述16路25G的NRZ电信号调制为4路50G的PAM4电信号；4个所述驱动器(103)将所述4路50G的PAM4电信号转换为4路驱动信号，以驱动4个所述激光器(104)；4个所述激光器(104)将所述驱动信号转换为4路50G的4电平光信号，并将其输出到所述波分复用器(105)，以合成1路400Gbps的光信号进行发射。3.根据权利要求2所述的光收发模块，其特征在于：所述波分解复用器(106)将接收的1路400Gbps光信号解复用为4路50G的4电平光信号；4个所述光接收机(107)将4路50G的4电平光信号转换为4路50G的PAM4电信号；所述第二DSP处理器(108)将所述4路50G的PAM4电信号解调为16路25G的NRZ电信号输出。4.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于：所述NRZ电信号是16路25G的NRZ电信号；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红春，吴杨，张玉安，刘成刚，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42