一種SFP+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊的製作方法

2023-12-01 21:00:36 1

本發明涉及光通信技術領域，特別涉及一種sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊。

背景技術：

隨著光通信技術的發展，wdm模式實現大容量傳輸不斷成為光通信技術發展的一個主要方向。目前wdm對應的光模塊均只能實現雙纖的雙向傳輸，完全無法滿足大容量、高速率、長距離的傳輸要求。如果能實現單纖的雙向長距離、高性能傳輸，對wdm領域將起到巨大的推動作用，對運營商的布網成本降低、組網帶寬增加都將具有重大意義。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術中密集波分復用單纖傳送實現方式的瓶頸問題而提出sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊。

為了實現上述目的，本發明採取的技術方案如下：sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊，包括由單片機控制電路控制的由電－光轉換通路組成的發射電路和光－電轉換通路組成的接收電路；所述的發射電路包括依次連接的發射端cdr電路、發射信號驅動電路、發射器、密集波分復用器單元；所述的接收電路包括依次連接的所述的密集波分復用器單元、接收器、接收端cdr電路；所述的密集波分復用器單元接單纖光纖包括透光裝置和濾光裝置；所述的透光裝置設置在發射電路中，發射器與單纖光纖之間，所述的濾光裝置設置在接收電路中，單纖光纖與接收器之間。

本發明中，光信號輸出後經過密集波分復用器單元，密集波分復用器單元的發射部分將啟動透光裝置，同時密集波分復用器單元的接收部分將啟動濾光裝置，這樣光信號就會有序地進入到與外部應用對接的一根光纖中，實現發射電信號到光信號的轉換和單纖傳輸功能。密集波分復用器單元包括透光單元及濾光單元，實現光信號的單一光纖收發。

進一步的，上述的sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊中：所述的發射器包括製冷型發射器件和tec控制電路，所述的tec控制電路在單片機控制電路控制下對所述的製冷型發射器件進行溫度控制。所述tec控制電路包含依次連接的tec數據採集模塊、tec電流輸出模塊及tec自動調整模塊；所述的tec數據採集模塊對tec溫度進行採集；所述的tec自動調整模塊通過所述的tec數據採集模塊採集的數據進行計算，自動調整所述的tec電流輸出模塊的輸出。

製冷型發射器件通過tec(熱能轉換器，thennalenergyconverter)控制確保發射器件工作在穩定的溫度下，從而實現穩定的波長，保證信號傳輸的穩定性。

進一步的，上述的sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊中：所述的接收器為雪崩式高靈敏度接收器件。

雪崩式高靈敏度接收器件通過雪崩效應達到最佳靈敏度，雪崩高壓採用溫度補償使之能工作在各溫度點下達到最佳性能。雪崩式高靈敏度接收器件能通過雪崩效應實現微弱光信號的接收達到高靈敏度指標。

進一步的，上述的sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊中：所述單片機控制電路包括溫度監控模塊、電壓監控模塊、bias電流模塊、輸出光功率監控模塊及輸入光功率監控模塊。

通過單片機控制電路對驅動電路進行寄存器配置、採用單片機進行模數ad採集轉換、da控制各部分功能。單片機控制電路通過從i2c對發射信號驅動電路、cdr電路進行寄存器配置，實現產品主要功能，靈活機動。

進一步的，上述的sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊中：還包括apd升壓電路，雪崩式高靈敏度接收器件的輸出端接apd升壓電路，將接收到的由光信號轉換的電信號經由在單片機控制電路控制下的apd升壓電路後輸出。所述apd升壓電路包括apd電壓輸出、apd過壓保護、apd電壓靜噪、apd溫度補償及rssi換算輸出。確保接收端器件工作穩定性和使用可靠性。

附圖說明

圖1為本發明sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊的結構原理圖。

圖2為電-光轉換電路原理框圖。

圖3為本發明sfp+單纖雙向密集波分收發接收電路框圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例附圖對本發明作進一步描述。

如圖1所示，本發明提出sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊，包括光-電轉換通道和電-光轉換通道，其中電-光轉換通道是發射電路中將從電路板上的金手指或者其它總線上傳送過來的電信號轉換成光信號然後從光纖上發射的電路，而光-電轉換是將光纖上接收到的光信號轉換成電信號，是接收通道中的重要一環。

本實施例中，由電－光轉換通路組成的發射電路和光－電轉換通路組成的接收電路均由單片機控制電路控制。

如圖2所示，發射電路包括依次連接的發射端cdr電路、發射信號驅動電路、發射器、密集波分復用器單元。

接收電路包括所述的密集波分復用器單元、接收器、接收端cdr電路。

其中，密集波分復用器單元不論在接收電路中還是在發射電路中均使用，密集波分復用器單元接單纖光纖，在密集波分復用器單元中包括透光裝置和濾光裝置。

這裡cdr電路包括發射cdr電路和接收cdr電路兩個部分，用於數據時鐘恢復，發射cdr電路將從電路板上的金手指進入的電信號進行整形輸入至發射信號驅動電路，接收端cdr電路將接收到的由接收器接收光信號轉換成的電信號，對該電信號進行數據時鐘恢復發射到的相應到金手指，確保信號的質量。

發射信號驅動電路包括信號耦合驅動、ld電流輸出、pd反饋監測、自動功率控制apc、故障報警功能。其中ld電流輸出為雷射器提供持續穩定乾淨的驅動電流，信號耦合驅動配合雷射器將電信號耦合至光信號中，發射信號驅動電路包含的pd反饋監測對輸出光功率進行採樣和實時計算並通過所述的自動功率控制apc不斷改變驅動電流的大小，從而確保光功率的恆定。上述故障報警功能對上述步驟進行雙向檢測，如出現異常則上報故障並關閉電流輸出，起到自我保護的作用。

發射器包括製冷型發射器件和tec控制電路，tec控制電路在單片機控制電路控制下對製冷型發射器件進行溫度控制。tec控制電路包含tec數據採集模塊、tec電流輸出模塊及tec自動調整模塊。

tec控制電路包括依次連接的包含tec數據採集、tec電流輸出及tec自動調整，tec數據採集對tec溫度ad轉換的數據進行採集、tec自動調整通過採集的數據進行計算，自動調整tec電流輸出，進而提供給tec製冷加熱所需要的電流驅動；tec自動調整還包含自我保護功能，tec部分出現故障或工作環境超出規定範圍時，tec自動調整將關閉輸出進行保護。

在光-電轉換的接收電路中，還包括apd升壓電路，雪崩式高靈敏度接收器件的輸出端接apd升壓電路，將接收到的由光信號轉換的電信號經由在單片機控制電路控制下的apd升壓電路後輸出。apd升壓電路包括apd電壓輸出、apd過壓保護、apd電壓靜噪、apd溫度補償及rssi換算輸出。確保接收端器件工作穩定性和使用可靠性。

apd電壓輸出為主體，通過apd電壓靜噪後提供出乾淨穩定的高壓，apd溫度補償通過溫補曲線計算出查找表，對不同溫度下對電壓的不同需求進行補償，保證雪崩在最佳狀態下，從而達到最佳靈敏度，apd過壓包含對器件起到保護作用，rssi換算輸出通過單片機採樣計算實現實時監控功能。

單片機控制電路是本實施例的控制中心，單片機控制電路通過主從i2c實現產品功能配置、ddmi五個監控量的輸出及產品信息的讀寫，五個監控量為電壓、溫度、bias電路、輸出光功率及輸入光功率。

如圖3所示，製冷型發射器件和雪崩式高靈敏度接收器件是本實施例實現轉換的器件。製冷型發射器件還包括tec製冷裝置、ld發射光源及pd反饋，tec製冷裝置能將雷射器溫度進行採樣傳送給單片機控制電路計算並根據單片機控制電路指示進行製冷和加熱，從而確保雷射器工作在固定的溫度下，進一步確保發光工作波長的穩定性。

如圖3所示，雪崩式高靈敏度接收器件還包括pd收光裝置、跨阻放大器、apd雪崩裝置。其中，pd收光裝置將微弱光信號轉換為電流信號後再經過跨阻放大器放大轉換成電壓信號輸出，在此過程中apd雪崩裝置能產生雪崩效應，從而更大提高接收的靈敏度。

本發明的具體工作過程為：如圖1所示，電信號通過發射部分金手指進入cdr電路發射端，經過數據整形後經由發射信號驅動電路，發射信號驅動電路配合製冷型發射器件將電信號耦合調製成光信號，在這一過程中，單片機控制電路對cdr電路和發射信號驅動電路進行寄存器配置，調整各機制單元有序地工作。tec控制電路同時配合對製冷型發射器件的工作進行保駕護航，讓製冷型發射器件工作在同一設定溫度下。光信號輸出後經過密集波分復用器單元，密集波分復用器單元的發射部分將啟動透光裝置，同時密集波分復用器單元的接收部分將啟動濾光裝置，這樣光信號就會有序地進入到與外部應用對接的一根光纖中，實現發射電信號到光信號的轉換和單纖傳輸功能。實現接收光信號到電信號的轉換過程則為當光信號通過外部對應的一根光纖進入到sfp+單纖雙向密集波分收發一體光電模塊的密集波分復用器單元時，密集波分復用器單元的接收部分將啟用透光模式，允許光信號的輸入，光信號輸入後到達接收電路的雪崩式高靈敏度接收器件，雪崩式高靈敏度接收器件將完成光信號到電信號的初步轉換，在這一過程中將通過雪崩效應和放大，對信號進行處理，確保能接收到更微弱的光信號和輸出整形後高質量的電信號，電信號進入電路主控單元的cdr電路進一步恢復輸出，最終到達金手指接收部分，完成光信號到電信號的轉換。

除以上所述外，本發明所述的電路主控單元還設有電源有序分配，各功能部分的電源通過單片機分別管控，設置啟動先後順序和進行保護；對參考地平面也進行區域隔離處理，減小各功能部分的相互幹擾。同時還通過單片機進行設置低電壓的工作模式，在保證產品性能條件下減小產品整體功耗。除此之外，在熱設計和裝配方面採用泥狀散熱膠和散熱片結合進行接觸式散熱，可有效提高散熱效率，提高產品可靠性能。

本實施例的有益效果：本發明採用發射接收雙cdr電路確保高速信號質量；通過單片機控制電路對驅動電路進行寄存器配置、採用單片機進行模數ad採集轉換、da控制各部分功能；製冷型發射器件通過tec控制確保發射器件工作在穩定的溫度下，從而實現穩定的波長，保證信號傳輸的穩定性；雪崩式高靈敏度接收器件通過雪崩效應達到最佳靈敏度，雪崩高壓採用溫度補償使之能工作在各溫度點下達到最佳性能；密集波分復用器單元通過靈活控制實現發射的光不會進入接收端造成誤判、同時接收的光不會進入發射端造成幹擾，實現穩定的單路光鏈路雙向傳輸。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當然不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本發明權利要求及發明說明書所記載的內容作出簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明權利要求所涵蓋範圍之內。此外，摘要單元和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。