一種帶前向糾錯功能基于直接調(diào)制激光器的100g光收發(fā)模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種符合IEEE802.3ba高速以太網(wǎng)標準的光模塊，特別是一種帶FEC功能的基于直接調(diào)制激光器(DML)的100G光收發(fā)模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著IT行業(yè)的高速發(fā)展，云計算、虛擬化、高清視頻、電子商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)以及高速無線網(wǎng)絡(luò)等各種新興業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，對數(shù)據(jù)帶寬提出了更高的要求，從而對高速低成本的以太網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生了迫切需求。目前，100G光收發(fā)模塊正在被廣泛的應(yīng)用和部署，為更高速率的傳輸提供高效解決方案。
[0003]按照IEEE802.3ba高速以太網(wǎng)標準，100GBASE-LR4和100GBASE-ER4的傳輸距離要求達到1KM和40KM，基于上述兩種標準的100G光收發(fā)模塊主要應(yīng)用在城域網(wǎng)之間的傳輸，而城域網(wǎng)對100G光收發(fā)模塊的用量較大，因此對成本較為敏感。目前，大部分光模塊生產(chǎn)商多采用4組25G EML來作為基于此標準的100G光收發(fā)模塊的光發(fā)射組件部分的半導(dǎo)體激光器，這種類型激光器具有高速性能好，色散代價低的優(yōu)點，但同時也伴隨了功耗高、成本高、封裝尺寸大的缺點，從而造成目前基于上述兩種標準的100G光收發(fā)模塊存在功耗較大，成本較高的問題。這些都給運營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來較大的成本上升。
[0004]雖然現(xiàn)有的直接調(diào)制激光器(DML)具有低功耗、低成本、封裝尺寸小的優(yōu)點，但是如果采用25G DML來作為光發(fā)射組件半導(dǎo)體激光器，則在對驅(qū)動電流進行大幅度調(diào)制時會導(dǎo)致有源區(qū)載流子的大幅漲落，從而對折射率產(chǎn)生較強調(diào)制，引起較大的啁啾，產(chǎn)生較大的色散引起較大的碼間串擾，對中遠距離傳輸影響較大。如果對驅(qū)動電流進行小幅度調(diào)制會有效的抑制啁啾現(xiàn)象，降低色散以減小碼間串擾，但消光比將會降低，影響傳輸信道信噪比從而引起系統(tǒng)誤碼，同樣會影響傳輸距離。以上這些缺點限制了 25G DML在100G中長距離傳輸光收發(fā)模塊中的應(yīng)用。
[0005]因此，研究一種較低成本能滿足在中長距離光纖傳輸應(yīng)用要求的100G光收發(fā)模塊，具有現(xiàn)實的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出了一種FEC功能基于DML的100G光收發(fā)模塊的實現(xiàn)方案，以解決上述問題。本發(fā)明所述的帶FEC功能基于DML的100G光收發(fā)模塊，通過使用FEC編解碼的方式補償DML由于抑制色散造成的消光比變小，引起信道信噪比降低所導(dǎo)致的中長距離傳輸誤碼較高的問題，從而實現(xiàn)DML在100G中長距離傳輸中的應(yīng)用。同時此發(fā)明可有效的解決基于EML光收發(fā)模塊成本過高的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決:
[0008]本發(fā)明提供一種帶FEC功能的基于DML的100G光收發(fā)模塊，包括光發(fā)射功能單元、光接收功能單元，控制功能單元；所述光發(fā)射功能單元包括依次順序連接的FEC編碼單元、多組數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)單元、多組激光器驅(qū)動單元、多組基于25G DML的發(fā)射組件、光合波器；所述光接收功能單元包括順序連接的FEC解碼單元、多組數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)單元、多組放大電路、多組光接收組件，光分波器；所述控制功能單元與所述光發(fā)射功能單元和所述光接收功能單元連接，控制和檢測所述光發(fā)射功能單元和所述光接收功能單元的工作狀態(tài)。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述激光器驅(qū)動單元輸出的驅(qū)動電流使得基于25G DML的發(fā)射組件中的DML發(fā)射組件工作于線性工作區(qū)域，以抑制啁啾降低色散從而減小碼間串擾。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述控制功能單元進一步包括溫度探測電路、溫度控制電路、存儲電路和微控制器；所述溫度探測電路用于探測所述基于25G DML的發(fā)射組件中的DML發(fā)射組件的工作溫度，所述溫度控制電路用于使所述DML發(fā)射組件保持在最佳溫度點，所述微控制器根據(jù)所述溫度探測電路探測到的溫度反饋，動態(tài)調(diào)整所述溫度控制電路的工作狀態(tài)，所述存儲電路用于存儲各DML發(fā)射組件的閾值電流信息，所述微控制器根據(jù)所述閾值電流信息調(diào)整所述激光器驅(qū)動單元輸出的驅(qū)動電流，使所述DML發(fā)射組件工作在線性工作區(qū)域。
[0011 ] 在上述技術(shù)方案中，所述FEC編碼單元包括解復(fù)用器、二十組FEC編碼器、復(fù)用器組成；所述解復(fù)用器有兩種類型10:20解復(fù)用器和4:20解復(fù)用器；所述復(fù)用器為20:4復(fù)用器。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述FEC解碼單元包括復(fù)用器、二十組FEC編碼器、解復(fù)用器組成；所述復(fù)用器有兩種類型20:10復(fù)用器和20:4復(fù)用器；所述解復(fù)用器為4:20解復(fù)用器。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述光發(fā)射功能單元包括的多組數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)單元為四組、多組激光器驅(qū)動單元為四組、多組基于25G DML的發(fā)射組件為四組；所述光接收功能單元包括的多組數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)單元為四組、多組放大電路為四組、多組光接收組件為四組。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述基于25G DML的發(fā)射組件滿足IEEE802.3ba規(guī)定的波分復(fù)用波長間隔，其中心波長分別為1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述光接收組件采用PIN型二極管陣列或雪崩光電二極管陣列。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述控制功能單元進一步包括輸入輸出邏輯控制電路、上電時序控制電路、FEC編解碼狀態(tài)指示電路、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0017]本發(fā)明取得了以下技術(shù)效果:
[0018]通過集成FEC編解碼的功能，實現(xiàn)25G DML在100G中長距離傳輸中的應(yīng)用，極大的降低了光收發(fā)模塊的成本，極具經(jīng)濟性。另外該技術(shù)方案滿足多種100G通信接口，極具靈活性，通過加入FEC功能使光收發(fā)模塊整體性能得到優(yōu)化。集新穎性、經(jīng)濟性、實用性與創(chuàng)造性于一體，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，滿足中長距離傳輸?shù)男枰?br>【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能框圖；
[0020]圖2為本發(fā)明FEC編碼單元部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明FEC解碼單元部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明發(fā)射功能單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動DML發(fā)射組件的方式；
[0024]圖6為本發(fā)明抑制DML啁啾的驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明中一種點對點傳輸?shù)膽?yīng)用不意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0027]本發(fā)明提供了一種帶FEC功能的基于DML的100G光收發(fā)模塊，包括光發(fā)射功能單元10、光接收功能單元20和控制功能單元30。其中光發(fā)射單元10包括多組FEC編碼單元101、多組數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)單元102、多組激光器驅(qū)動單元103、多組基于25G DML的光發(fā)射組件104、光合波器105。光接收功能單元20包括多組FEC解碼單元201、多組數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)單元202、多組放大電路203、多組光接收組件204，光分波器205?？刂乒δ軉卧?0與光收發(fā)模塊接口的輸入輸出信號連接，接收光收發(fā)模塊外部控制單元(圖中未示出)輸入的控制信息，并將光收發(fā)模塊的診斷信息輸出至外部控制單元，同時與光發(fā)射功能單元10和光接收功能單元20連接，控制和檢測光發(fā)射功能單元10和光接收功能單元20的工作狀態(tài)。
[0028]下面將參照附圖，對本發(fā)明所述的光收發(fā)模塊的實施方案做進一步說明。
[0029]圖1顯示了一種帶FEC功能基于DML的100G光收發(fā)模塊的具體實施方案，包括光發(fā)射功能單元10、光接收功能單元20和控制單元30
[0030]其中光發(fā)射功能單元10包括FEC編碼單元101、四組數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)單元102、四組激光器驅(qū)動單元103、四組基于25G DML的光發(fā)射組件104、光合波器105。
[0031]圖2為FEC編碼單元101的功能框圖，F(xiàn)EC編碼單元101用于在100G標準接口CAUI或CAU1-4的電信號中加入糾錯編碼信息，以達到在因抑制DML激光器啁啾造成消光比降低時延長光信號的傳輸距離，改善系統(tǒng)誤碼率，提升系統(tǒng)可靠性。FEC編碼單元101包括解復(fù)用器110、多組FEC編碼器111、復(fù)用器112。解復(fù)用器110有兩種類型，分別為10:20解復(fù)用器和4:20解復(fù)用器，10:20解復(fù)用器用于將100G標準接口 CAUI的十路1G速率的電信號解復(fù)用為二十路5G速率電信號；4:20解復(fù)用器用于將100G標準接口 CAU1-4的四路25G速率電信號解復(fù)用為二十路5G速率電信號。多組FEC編碼器為二十組，用于加入FEC糾錯編碼信息，提供約6?9dB的編碼增益，以延長傳輸距離。復(fù)用器112為20:4復(fù)用器，用于將二十路5G速率的電信號復(fù)用為四路25G速率的電信號。待發(fā)送的電信號通過100G標準接口 CAUI或CAU1-4的電信號進入解復(fù)用器110，解復(fù)用后的數(shù)據(jù)進入多組FEC編碼器111加入FEC編碼信息，然后進入復(fù)用器112復(fù)用為四路包含F(xiàn)EC編碼信息的25G速率電信號輸出。
[0032]圖3為FEC解碼單元201的功能框圖，F(xiàn)EC解碼單元201用于將包含F(xiàn)EC編碼信息的電信號進行錯誤碼的恢復(fù)解碼，同時將解碼后的電信號轉(zhuǎn)化為100G標準接口的電信號。FEC解碼單元201包括解復(fù)用器212、多組FEC解碼器211，復(fù)用器210。解復(fù)用器212用于將四路25G速率的電信號解復(fù)用為二十路5G速率的電信號。多組FEC解碼器211為二十組，用于將包含F(xiàn)EC編碼信息的電信號進行錯誤碼的恢復(fù)解碼。復(fù)用器210有兩種類型，分別為20:10復(fù)用器和20:4復(fù)用器，20:10復(fù)用器用于將恢復(fù)解碼后的二十路5G速率電信號復(fù)用為十路1G速率的電信號，然后通過100G標準接口 CAUI進行輸出；20:4復(fù)用器用于將恢復(fù)解碼后的二十路5G速率電信號復(fù)用為四路25G速率的電信號，然后通過10G標準接口 CAU1-4進行輸出。接收到的包含糾錯編碼信息的電信號以四路25G速率的電信號形式進入FEC解碼單元前端的4:20解復(fù)用器212，解復(fù)用為二十組5G速率的電信號進入二十組FEC解碼器211進行錯誤碼的恢復(fù)解碼，恢復(fù)解碼后的電信號通過20:10或20:4的復(fù)用器210復(fù)用為十路1G或四路25G速率的電信號，然后通過100G標準接口 CAUI或CAU1-4進行傳輸輸出。
[0033]由此，本發(fā)明所述的光收發(fā)模塊的工作流程如下。
[0034]光發(fā)射功能單元10用來接收到來自100G標準接口 CAUI或CAU1-4的電信號，通過FEC編碼單元101前端的解復(fù)用器110，將CAUI接口的十路1G速率電信號或CAU1-4接口的四路25G速率電信號，解復(fù)用為二十路5G速率電信號分別進入二十組FEC