一种新型单纤双向多通道输入光模块制造技术

本发明专利技术公开一种新型单纤双向多通道输入光模块，为解决现有的普通光模块存在的成本高、器件尺寸过大的问题，本发明专利技术的光模块，采用Gearbox芯片替换CDR，还包括：激光器、PD、WDM复用器以及收发BIDI模块，光发送时，Gearbox将两路输入NRZ电信号复用成一路PAM4电信号；Gearbox每一路输出电信号对应一激光器，激光器将Gearbox的一路输出电信号转换为光信号；若干路光信号通过WDM复用器合为一路发信号经BIDI模块传输；光接收时，经BIDI模块接收的一路由若干光波长组成WDM信号通过解复用器恢复对应路数的光信号，经PD探测器转换为电信号；本发明专利技术的光模块实现了单根光纤输入输出光信号。

A New Single Fiber Bidirectional Multichannel Input Optical Module

【技术实现步骤摘要】
一种新型单纤双向多通道输入光模块
本专利技术属于光纤通信光网络领域，特别涉及一种满足多通道电口输入，单纤光口输出输入光电器件。
技术介绍
光互联具有高速度、高密度、高带宽、高抗干扰等优点。目前，越来越多系统采用光互联技术，大规模应用越来越多。系统中WDM技术、BIDI技术很适合光模块高密度，小型化设计，可以很好满足现在和未来光互联需要。WDM(WavelengthDivisionMultiplexing,波分复用)是利用多个激光器在单条光纤上同时发送或接收多束不同波长激光的技术，每个信号经过数据调制后都有它独立内容，实现在同一根光纤上同时传输独立不同波长，极大提高光纤传输容量。TIA(trans-impedanceamplifier，跨阻放大器)放大器类型的一种，放大器类型是根据其输入输出信号的类型来定义的。TIA由于具有高带宽的优点，一般用于高速电路，如光电传输通讯系统中普遍使用。LDD(LaserDiodeDriver，半导体激光器驱动器)半导体激光器驱动器，用以将电信号加载到激光器上，通过光传输出去。BIDI(Bidirectional，双向)单纤双向光模块要实现收发两个方向的光信号同时传输，需要收发方向使用不同的光波长。单纤双向光模块只有一个端口，通过光模块中的滤波器进行滤波，同时完成一个波长光信号的发射和另一个波长光信号的接收。比如，本端发射1310nm的光信号，同时接收1550nm的光信号。而对端使用的波长正好和本端相反，即发射1550nm的光信号，接收1310nm的光信号。BIDI模块在链路两端必须成对使用。PAM4(4PulseAmplitudeModulation，四电平脉冲幅度调制)在同等速率的情况下带宽的要求是NRZ的一半，对于绝大多数的高速电缆、背板以及连接器而言，使用PAM4编码可以在速率翻倍的情况下具备同样的奈奎斯特频率。在相同速率的情况下对比NRZ和PAM4，PAM4利用了四电平的调制方式，通过牺牲信噪比来换取奈奎斯特频率的减半。PAM-4gearbox一种将NRZ信号转换成相当速率PAM4信号物理层芯片，见图1，一种4x25GNRZ信号转换成2x50GPAM4信号。QSFP(QuadSmallForm-factorPluggable，四通道SFP接口)是为了满足市场对更高密度的高速可插拔解决方案的需求而诞生的一种光模块类型。光模块核心部件包括光器件和电器件。其作用是通过光电转实现通过光纤传输一定速率信息到远方。目前光网络的架构中，为节省光纤资源，光电器件都采用单纤双向的结构，即将发射元器件与接收元器件封装在同一器件中。通常被称为单纤双向器件。但是现有的单纤双向器件还存在成本过高的问题，具体的：普通光模块一对收发信号通道需要一发一收光器件，传输需要2根光纤。列如，满足QSFPMSA协议的光模块QSFP28，电口输入4通道25GNRZ信号，按照普通设计架构，需要4发4收光器件，传输需要8根光纤；现有的普通光模块的期间成本较高。
技术实现思路
本专利技术为降低光网络物理层成本，提出一种新型单纤双向多通道输入光模块，采用WDM和BIDI结合使用，更加减少光纤资源使用，并且结合适用PAM4码型信号，在增加通道数据传输率同时，保持器件频率带宽，减少高频器件成本。本专利技术采用的技术方案为：一种新型单纤双向多通道输入光模块，采用Gearbox芯片替换CDR(ClockandDataRecovery，时钟数据恢复)，还包括：激光器、PD探测器、WDM复用器、解复用光器件以及收发BIDI模块，具体包括发射电路与接收电路；所述发射电路为：Gearbox芯片将两路输入电信号复用成一路电信号，Gearbox芯片的输出的电信号路数为输入信号路数的一半，Gearbox芯片每一路输出电信号对应一激光器，激光器将Gearbox芯片的一路输出电信号转换为光信号；若干路光信号通过WDM复用器合为一路WDM光信号后经收发BIDI模块进行传输；所述接收电路为：经BIDI模块输入的WDM光信号，经解复用光器件，分为对应路数的光信号，解复用后的一路光信号对应一PD探测器，光信号经PD探测器转换为电信号，转换后的电信号通过Gearbox芯片进行变换，Gearbox芯片输出的电信号路数为输入Gearbox芯片电信号路数的两倍。进一步地，还包括激光驱动器LDD，用于将Gearbox芯片的输出的电信号加载到激光器。进一步地，还包括TIA电路，用于对PD探测器转换后的电信号进行放大后输出。进一步地，所述光模块采用BOX封装或COB封装。进一步地，所述光模块采用TOCAN罐式封装。更进一步地，所述光模块采用一体的盒型气密封装与传统TOCAN罐式封装结合。本专利技术的有益效果：本专利技术的光模块通过采用Gearbox芯片替换CDR，在现有技术的基础上减少了一半的收发光电芯片，大大缩小了整个光模块的尺寸，并且本专利技术结合WDM复用器与BIDI模块，在保证芯片LDD芯片、TIA芯片、PD芯片及激光器带宽不变的情况下，实现单根光纤输入输出光信号，最大程度节省了成本，满足小型化要求，本专利技术可以采用一体的盒型气密封装与传统TOCAN封装结合在一起，封装效率更高、元件尺寸更小，成本更低、功能更为强大，更利于大批量生产。附图说明图1为本专利技术实施例提供的4x25GNRZto2x50GPAM4Gearbox芯片；图2为本专利技术实施例提供的一端BIDI光器件A；图3为本专利技术实施例提供的另一端BIDI光器件B；图4为本专利技术实施例提供的包括BIDI光器件A的单纤双向多通道光模块的实现方式；图5为本专利技术实施例提供的包括BIDI光器件B单纤双向多通道光模块的实现方式。具体实施方式针对现有技术中，普通光模块一对收发信号通道需要一发一收光器件，传输需要2根光纤，存在的光模块成本高、器件尺寸较大的问题；本专利技术的解决思路如下：通过采用BIDI设计，可以实现只需要一根光纤纯属；当输入是多通道时，采用WDM方案，如4通道电信号输入，转换成4个不同波长光信号，利用WDM技术，只需要一收一发两根光纤；通过将WDM和BIDI技术结合适用，可以实现只需要一根光纤；但是，4通道信号输入，需要4个激光器和4个接收器，采用编码转换技术可以将4个光信号通道变成2个，以减少收光器件的使用。本专利技术的一种新型单纤双向多通道输入光模块，包括：Gearbox芯片、激光器、PD探测器、WDM复用器以及收发BIDI模块，本专利技术的光模块包括光发送与光接收两部分；光发送，Gearbox芯片将两路输入电信号复用成一路电信号，Gearbox芯片的输出的电信号路数为输入信号路数的一半，Gearbox芯片每一路输出电信号对应一激光器，激光器将Gearbox芯片的一路输出电信号转换为光信号；若干路光信号通过WDM复用器合为一路发信号经BIDI模块传输；光接收，有BIDI模块接收的一路由若干光波长组成WDM信号通过解复用器恢复对应路数的光信号，通过PD探测器将光信号转换为电信号；接收和发送信号通过BIDI进行光传输，实现了单根光纤输入输出光信号。还包括TIA(TranimpedanceAmplifier，跨阻放大器)电路，用于对PD探测器转换后的电信号进行放大后输出。LDD对激光器增加信号调制。本专利技术所述的收发BIDI模块在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型单纤双向多通道输入光模块，其特征在于，采用Gearbox芯片替换CDR，还包括：激光器、PD探测器、WDM复用器、解复用光器件以及收发BIDI模块，具体包括发射电路与接收电路；所述发射电路为：Gearbox芯片将两路输入电信号复用成一路电信号，Gearbox芯片的输出的电信号路数为输入信号路数的一半，Gearbox芯片每一路输出电信号对应一激光器，激光器将Gearbox芯片的一路输出电信号转换为光信号；若干路光信号通过WDM复用器合为一路WDM光信号后经收发BIDI模块进行传输；所述接收电路为：经收发BIDI模块接收的WDM光信号，经解复用光器件，分为对应路数的光信号，解复用后的一路光信号对应一PD探测器，光信号经PD探测器转换为电信号，转换后的电信号通过Gearbox芯片进行变换，Gearbox芯片输出的电信号路数为输入Gearbox芯片电信号路数的两倍。

【技术特征摘要】
1.一种新型单纤双向多通道输入光模块，其特征在于，采用Gearbox芯片替换CDR，还包括：激光器、PD探测器、WDM复用器、解复用光器件以及收发BIDI模块，具体包括发射电路与接收电路；所述发射电路为：Gearbox芯片将两路输入电信号复用成一路电信号，Gearbox芯片的输出的电信号路数为输入信号路数的一半，Gearbox芯片每一路输出电信号对应一激光器，激光器将Gearbox芯片的一路输出电信号转换为光信号；若干路光信号通过WDM复用器合为一路WDM光信号后经收发BIDI模块进行传输；所述接收电路为：经收发BIDI模块接收的WDM光信号，经解复用光器件，分为对应路数的光信号，解复用后的一路光信号对应一PD探测器，光信号经PD探测器转换为电信号，转换后的电信号通过Gearbox芯片进行变换，Gea...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺明寿，孙路鲁，张强，兰海，
申请(专利权)人：成都光创联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51