專利名稱：光學(xué)收發(fā)器模塊及光學(xué)收發(fā)器模塊所用的emi消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)收發(fā)器模塊。更具體地，本發(fā)明涉及用在光學(xué)收發(fā)器模塊中的、用于消除電磁干擾(EMI)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)收發(fā)器模塊是具有發(fā)射器(TX)部分和接收器(RX)部分的光學(xué)通訊器件。TX 部分包括激光器驅(qū)動(dòng)器電路以及至少一個(gè)激光二極管。激光器驅(qū)動(dòng)器電路輸出電驅(qū)動(dòng)信號(hào)到各個(gè)激光二極管以使得各個(gè)激光二極管受到調(diào)制。當(dāng)激光二極管被調(diào)制時(shí)，其輸出光學(xué)信號(hào)，該光學(xué)信號(hào)具有與邏輯I和邏輯O相對(duì)應(yīng)的功率水平。光學(xué)收發(fā)器模塊的光學(xué)系統(tǒng)將由每個(gè)激光二極管產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)聚焦到保持在光學(xué)連接器模塊內(nèi)的各個(gè)發(fā)射光纖的末端上，該光學(xué)連接器模塊連接到該光學(xué)收發(fā)器模塊。光學(xué)收發(fā)器模塊的RX部分包括至少一個(gè)接收光電二極管，其接收從保持在光學(xué)連接器模塊中的各個(gè)接收光纖的末端輸出的進(jìn)入光學(xué)信號(hào)。接收器模塊的光學(xué)系統(tǒng)將從各個(gè)接收光纖的末端輸出的光會(huì)聚到各個(gè)接收光電二極管。各個(gè)接收光電二極管將進(jìn)入光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)。電子檢測(cè)電路(諸如跨阻放大器(TIA))接收由接收光電二極管產(chǎn)生的電信號(hào)，并且輸出相應(yīng)的經(jīng)放大的電信號(hào)，該經(jīng)放大的電信號(hào)被RX部分的其他電路處理，以恢復(fù)數(shù)據(jù)。一些光學(xué)收發(fā)器模塊在TX部分中具有單個(gè)激光二極管并且在RX部分中具有單個(gè)激光二極管，以同時(shí)分別在發(fā)射光纜和接收光纜的各自的發(fā)射光纖和接收光纖上發(fā)射和接收光學(xué)信號(hào)。發(fā)射和接收光纜的末端在其上具有光學(xué)連接器模塊，該光學(xué)連接器模塊適合于插入形成在光學(xué)收發(fā)器模塊中的發(fā)射插座和接收插座中。這些類型的光學(xué)收發(fā)器模塊通常被稱作為可插拔收發(fā)器模塊。小形狀因素可插拔(SFP)以及SFP+收發(fā)器模塊是可插拔光學(xué)收發(fā)器模塊的示例。上文中描述的這種類型的并行光學(xué)收發(fā)器也可以被構(gòu)造為可插拔光學(xué)收發(fā)器模塊，但是也可以被構(gòu)造為安裝到電路板的中平面安裝的光學(xué)收發(fā)器模塊?！┕鈱W(xué)收發(fā)器模塊在TX部分中具有多個(gè)激光二極管并且在RX部分中具有多個(gè)激光二極管，以同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)光學(xué)信號(hào)。在通常被稱作為并行光學(xué)收發(fā)器模塊的這些類型的光學(xué)收發(fā)器模塊中，發(fā)射光纜和接收光纜分別具有多個(gè)發(fā)射光纖和多個(gè)接收光纖。該線纜通常是末端終止于光學(xué)連接器模塊中的線束(ribbon cable)，該光學(xué)連接器模塊被構(gòu)造為插入光學(xué)收發(fā)器模塊的插座中。通常，可插入的光學(xué)收發(fā)器模塊(諸如SFP和SFP+光學(xué)收發(fā)器模塊)例如被設(shè)計(jì)為插入殼體中。可插入的收發(fā)器模塊和殼體在其它們之上具有鎖止特征，以允許收發(fā)器模塊與殼體的配合并互鎖?？刹迦氲氖瞻l(fā)器模塊通常包括彈簧鎖銷(latch lock pin)，其被設(shè)計(jì)為被接收在形成于殼體中的插銷口中。在大部分可插入的光學(xué)接收器模塊設(shè)計(jì)中，彈簧鎖銷周圍的區(qū)域構(gòu)成了允許EMI從收發(fā)器模塊離開的EMI開口孔。聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC) 已經(jīng)設(shè)置限制能夠從可以預(yù)期的源放射出的電磁輻射量的標(biāo)準(zhǔn)。各種金屬屏蔽設(shè)計(jì)以及含有金屬材料的樹脂已經(jīng)被用來覆蓋EMI離開殼體的區(qū)域。迄今為止，這些技術(shù)和設(shè)計(jì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了有限的成功，特別是關(guān)于在非常高的數(shù)據(jù)速率(例如，10吉比特每秒(Gbps))下發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的光學(xué)收發(fā)器模塊來說。例如，EMI頸圈(collar)經(jīng)常被用于可插入的光學(xué)收發(fā)器模塊以提供EMI屏蔽。 當(dāng)今使用的EMI頸圈構(gòu)造上存在區(qū)別，但是基本都包括帶部以及彈性指部，該帶部繞收發(fā)器模塊殼體的外周固定，該彈性指部具有安裝到帶部的近端以及延伸離開該近端的遠(yuǎn)端。 彈性指部繞頸圈周期性地間隔開。彈性指部在它們的遠(yuǎn)端附近具有折疊部，其使得遠(yuǎn)端向內(nèi)指向接收器模塊殼體并且在殼體上的周期性間隔的點(diǎn)上與殼體相接觸。在折疊部出現(xiàn)在彈性指部的遠(yuǎn)端附近的位置，彈性指部的外表面沿著外殼的內(nèi)表面與外殼的內(nèi)表面在周期性間隔的點(diǎn)處相接觸。穿過EMI屏蔽裝置的EMI的量與EMI屏蔽裝置的最大的EMI開口孔的最大尺寸成比例。因此，諸如EMI頸圈的EMI屏蔽裝置以及其他裝置被設(shè)計(jì)為確保不存在尺寸超出最大可允許的EMI開口孔尺寸的開口孔，該最大可允許的EMI開口孔尺寸與所關(guān)注的頻率有關(guān)。例如，在上述類型的一致EMI頸圈中，彈性指部與外殼的內(nèi)表面相接觸的位置之間的間隔應(yīng)當(dāng)不超出被減弱的關(guān)注頻率的波長的四分之一。通過使得最大EMI開口孔尺寸顯著地小于波長的四分之一(例如，波長的八分之一或十分之一)，可以實(shí)現(xiàn)更大地衰減關(guān)注的頻率。然而，使用當(dāng)前可以獲得的制造技術(shù)降低該間隔的能力有限。此外，隨著光學(xué)收發(fā)器模塊的頻率增加，需要使得該間隔更小，以有效地屏蔽EMI，這變得越來越難以或者不可能實(shí)現(xiàn)非常高的頻率。在并行光學(xué)收發(fā)器模塊中，承載光纖的光纜通常是線束，光纖在線束中并排布置為I XN陣列，其中N是線束的光纖的數(shù)目。因此，發(fā)射光纖通常在一個(gè)線束中布置成一個(gè) I X N陣列，并且接收光纖通常在另一個(gè)線束中布置成一個(gè)I X N陣列。通常，線束被布置在彼此上方，使得光纖的2XN陣列通過形成在光學(xué)連接器模塊的前端的間隙進(jìn)入光學(xué)連接器模塊。該間隙構(gòu)成比光學(xué)收發(fā)器模塊的最大可允許EMI開口孔大得多的EMI開口孔，特別是在高比特率下。因此，不能接受的EMI量可能從光學(xué)收發(fā)器模塊通過該間隙離開。有時(shí)用來在光學(xué)連接器模塊中的間隙處提供EMI屏蔽的技術(shù)涉及將金屬EMI屏蔽裝置放置在光學(xué)連接器模塊的前端中圍繞該間隙，使得光纖穿過EMI屏蔽裝置。雖然這種屏蔽裝置相對(duì)有效地防止EMI穿過殼體中與該間隙緊鄰的區(qū)域，但是它們對(duì)于防止EMI穿過僅填充有光纖和空氣的間隙本身完全無效。當(dāng)然，光纖和空氣對(duì)于EMI是可透過的?？傊?，在光學(xué)收發(fā)器模塊中提供EMI屏蔽的所有當(dāng)前技術(shù)都試圖確保不存在尺寸超出最大可允許EMI開口孔尺寸的EMI開口孔。如上所述，隨著光學(xué)收發(fā)器模塊的頻率或比特率繼續(xù)增加(即，波長繼續(xù)降低)，變得非常難以或者不可能有效地實(shí)施這種類型的解決方案。因此，存在對(duì)于不僅依靠這些技術(shù)來在光學(xué)收發(fā)器模塊中提供有效的EMI屏蔽的 EMI屏蔽裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種具有EMI消除裝置的光學(xué)收發(fā)器模塊以及EMI消除方法。光學(xué)收發(fā)器模塊包括具有布置在其中的EMI消除裝置的光學(xué)收發(fā)器模塊殼體。EMI消除裝置包括至少具有第一壁和第二壁的金屬室，第一壁和第二壁通常彼此平行。第一和第二室壁分別具有形成在其中的第一開口和第二開口，至少一根光纖穿過該第一開口和該第二開口。第一室壁和第二室壁彼此分離預(yù)先選擇的距離，對(duì)該預(yù)先選擇的距離進(jìn)行選擇，以確保穿過第二開口并且在第一時(shí)刻入射到第一壁上的EMI被朝向第二壁反射,并且與在第二時(shí)刻通過第二開口的EMI發(fā)生相消干涉，第二時(shí)刻比第一時(shí)刻更晚。本方法包括提供具有殼體的光學(xué)收發(fā)器模塊，在該殼體中布置了金屬室，并且在第一時(shí)刻，將EMI從金屬室的第一壁朝向形成于室的第二壁中的第二開口反射，使得在第二時(shí)刻通過第二開口的EMI與從第一壁反射的EMI發(fā)生相消干涉，第二時(shí)刻比第一時(shí)刻更晚。本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)通過以下描述、附圖以及權(quán)利要求而變得清
λ·Μ
/E. ο


圖I示出了具有根據(jù)本發(fā)明的EMI消除裝置的并行光學(xué)收發(fā)器模塊的立體側(cè)視圖。圖2示出了圖I中示出的光學(xué)收發(fā)器模塊的側(cè)截面圖。圖3示出了穿過圖I和圖2中示出的光學(xué)收發(fā)器模塊中的開口(其構(gòu)成EMI開口孔)的光纖的末端的平面圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)收發(fā)器模塊具有EMI消除裝置，該裝置具有傳播室，該傳播室具有基于光學(xué)收發(fā)器模塊的主頻率(primary frequency)而選擇的尺寸,使得在該室中傳播的EMI的至少一部分受到相消(destructive)干擾并且被消除。此外，EMI消除裝置可以包括對(duì)沒有被消除的至少一部分EMI進(jìn)行吸收的EMI吸收材料。因此，EMI消除裝置對(duì)于吸收EMI以防止其離開光學(xué)收發(fā)器模塊非常有效。示意性地或示例性地，將會(huì)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖I示出了具有EMI消除裝置(未示出)的并行光學(xué)收發(fā)器模塊I的立體圖，將將會(huì)在下文中參照?qǐng)D2進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)該示意性的實(shí)施例，并行光學(xué)收發(fā)器模塊I是有源光纜的一部分，其包括第一和第二光學(xué)線束6、與護(hù)套(boot) 8相連的光學(xué)連接器模塊 10以及與光學(xué)連接器模塊10機(jī)械地耦合的插頭20，其中護(hù)套8固定到線纜6的末端6a。 光學(xué)連接器模塊10和插頭20分別具有殼體IOa和20a，其分別由金屬(諸如金屬鑄模材料)制成。光學(xué)收發(fā)器模塊I的插頭20被構(gòu)造為插入到形成于殼體(未不出)的開口中。位于插頭外殼20a上的鎖定銷5被接收到形成于殼體中的各個(gè)插銷口中，由此將插頭20與外殼互鎖。在該互鎖位置中，布置在第一和第二電路板21和22上的電觸點(diǎn)13和14的第一和第二行分別被接收到位于外殼內(nèi)的電連接器(未示出)的各個(gè)插槽(未示出)中，以在光學(xué)收發(fā)器模塊I與電連接器之間進(jìn)行電連接。圖2示出了圖I中示出的平行光學(xué)收發(fā)器的側(cè)截面圖。插頭20的第一和第二電路板21和22分別具有安裝到其上的TX組件和RX組件。TX組件包括多個(gè)激光二極管23a 和激光二極管驅(qū)動(dòng)器電路23b。RX組件24包括多個(gè)光電二極管24a以及接收器電路24b。 插頭20的第一光學(xué)稱合系統(tǒng)25被安裝到線束6的發(fā)射光纖11的末端(未不出)。插頭20的第二光學(xué)耦合系統(tǒng)26被安裝到線束6的接收光纖12的末端(未示出)。在操作過程中，由激光二極管23a產(chǎn)生的光信號(hào)被經(jīng)由第一光學(xué)耦合系統(tǒng)25耦合到發(fā)射光纖11的末端，并且從接收光纖12傳遞的光學(xué)信號(hào)被經(jīng)由第二光學(xué)耦合系統(tǒng)26耦合到光電二極管24a 上。如圖I和圖2所示，光學(xué)收發(fā)器模塊I包括上文中描述的用于提供EMI屏蔽的那種類型的EMI頸圈31。EMI頸圈31被圍繞插頭20的殼體20a的外圍安裝，在此處鎖定銷 5與形成在外殼(未示出)中的插銷口耦合。EMI頸圈31有效地防止EMI通過插銷口離開。EMI頸圈31有效地防止EMI通過插銷口離開。然而，如果不采用其他EMI屏蔽，存在 EMI可以從光學(xué)收發(fā)器模塊I離開的其他區(qū)域。特別地，開口 35(圖2)存在于光學(xué)連接器模塊10中，EMI可以通過開口 35離開。開口 35被設(shè)置為允許光纖11和12穿過光學(xué)連接器模塊10進(jìn)入插頭20。線束6承載發(fā)射光纖11的I XN陣列以及接收光纖12的I XN陣列，其中N是在每個(gè)陣列中光纖的數(shù)目。因此，開口 35至少足夠大以允許光纖的2XN陣列從其穿過。圖3示出了穿過開口 35的光纖11和12的各自的末端Ila和12a的平面圖。開口 35構(gòu)成EMI開口孔。圖3中的虛線36表示與開口 35相對(duì)應(yīng)的EMI開口孔的最大尺寸。 對(duì)于光學(xué)收發(fā)器模塊I的主頻率I相對(duì)高的情況(例如，5吉赫茲(GHz) = IOGbps)，由虛線 36表示的EMI開口孔尺寸比最大可允許EMI孔尺寸大得多，其約為主頻率下的一個(gè)波長。 因此，如果沒有采用合適的EMI屏蔽方案，那么不可以接受的EMI量將會(huì)通過開口 35離開。再次參照?qǐng)D2，EMI消除裝置布置在光學(xué)連接器模塊10的前端10b。如上所述，光學(xué)連接器模塊10的殼體IOa由金屬制成。EMI消除裝置包括分別至少具有第一和第二壁 IlOa和IlOb的金屬室110，該第一壁IlOa和第二壁IlOb彼此間隔開等于或基本等于光學(xué)收發(fā)器模塊I的主頻率的四分之一波長的距離。前述開口 35形成在第一室壁IlOa中。第二開口 37形成在第二室壁IlOb中。光纖11和12穿過開口 35和37。在操作期間，在插頭20內(nèi)產(chǎn)生的主頻率的EMI傳播通過形成在第二室壁IlOb中的第二開口 37并且進(jìn)入金屬室110。進(jìn)入金屬室110的EMI的至少一部分入射到第一室壁IlOa上并且由此朝向第二室壁IlOb反射。因?yàn)槭冶贗lOa與IlOb之間的距離是四分之一波長，第一時(shí)刻由第一室壁IlOa反射的EMI和第二時(shí)刻通過第二開口 37進(jìn)入室110的 EMI發(fā)生相消干涉，其中第二時(shí)刻在時(shí)間上比第一時(shí)刻更晚。相消干涉引起EMI至少使得 EMI的很大部分被消除，并且因此防止其通過開口 35離開。EMI消除裝置將EMI衰減了約20分貝(dB)。通過將EMI吸收材料120吸收到室 119中，可以增加由EMI消除裝置衰減的EMI的量。EMI吸收材料可以是吸收所關(guān)注的一個(gè)或多個(gè)頻率的EMI的任何材料。適合于這種目的的一種類型的材料是ECCORSORB 材料，其為由比利時(shí)的 Emerson & Curning Microwave Products 出售的。ECCORSORB 材料是浸入了具有受控導(dǎo)電性的炭黑分散體的聚氨酯泡沫材料。包括在室110中的EMI吸收材料120進(jìn)一步衰減了 EMI。室110的EMI消除效果和EMI吸收材料120的EMI吸收效果的結(jié)合導(dǎo)致約60dB的整體EMI衰減。雖然EMI消除裝置被設(shè)計(jì)為衰減關(guān)注的頻率的EMI，但是EMI消除裝置也消除和 /或吸收在其他頻率處的EMI。例如，在作為關(guān)注的頻率的諧波的頻率處的EMI也在室110 中經(jīng)歷相消干涉。此外，EMI吸收材料120通常能夠吸收具有相對(duì)寬的頻率范圍的EMI。因此，EMI消除裝置有效地在包括(但不局限于)關(guān)注的頻率的頻率范圍上衰減EMI。此外， 第一和第二室壁IlOa和IlOb之間的距離可以被選擇為小于或大于主頻率的四分之一波長 (例如，八分之一波長或半個(gè)波長)，以使得室110失諧，從而使不同于主波長的波長或者除了主波長之外的波長被衰減。應(yīng)當(dāng)注意，為了描述本發(fā)明的原理和概念的目的，已經(jīng)參照示意性實(shí)施例描述了本發(fā)明。本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。如閱讀這里提供的描述的本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，可以對(duì)于這里描述的實(shí)施例進(jìn)行修改，而不超出本發(fā)明的范圍。例如，雖然已經(jīng)參照具體類型的光學(xué)收發(fā)器模塊描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于用于具有任何具體構(gòu)造的光學(xué)收發(fā)器模塊。同樣，本發(fā)明可以被用在不具有接收器功能的光學(xué)發(fā)射器模塊中以及不具有發(fā)射器功能的光學(xué)接收器模塊。作為這里使用的術(shù)語，術(shù)語“光學(xué)收發(fā)器模塊”意圖表示全部這些模塊。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)收發(fā)器模塊，包括光學(xué)收發(fā)器模塊殼體；以及布置在所述殼體中的電磁干擾(EMI)消除裝置，所述EMI消除裝置包括至少具有第一壁和第二壁的金屬室，所述第一壁和所述第二壁大致彼此平行，所述第一室壁和第二室壁中分別形成第一開口和第二開口，至少一根光纖穿過這些開口，所述第一室壁和所述第二室壁彼此分離開預(yù)先選擇的距離，其中，所述預(yù)先選擇的距離被選擇成確保穿過所述第二開口并且在第一時(shí)刻入射到所述第一壁上的EMI被朝向所述第二壁反射回去，并且與在第二時(shí)刻通過所述第二開口的EMI發(fā)生相消干涉，所述第二時(shí)刻比所述第一時(shí)刻更晚。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)收發(fā)器模塊，其中，所述預(yù)先選擇的距離等于或近似等于所述EMI的四分之一波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)收發(fā)器模塊，還包括布置在所述金屬室中的EMI吸收材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)收發(fā)器模塊，其中，所述EMI吸收材料包括聚氨酯泡沫。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)收發(fā)器模塊，其中，所述EMI消除裝置在所述模塊上的下述位置附近被布置在所述光學(xué)收發(fā)器模塊的前端包括所述至少一根光纖的光纖光纜的末端在該位置處被固定到所述殼體。
6.一種用于在光學(xué)收發(fā)器模塊中衰減電磁干擾(EMI)的方法,所述方法包括提供具有殼體的光學(xué)收發(fā)器模塊，所述殼體中布置了金屬室，所述金屬室具有大致彼此平行的第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁具有分別形成在其中的第一開口和第二開口，至少一根光纖延伸通過所述第一開口和所述第二開口，所述第一室壁和所述第二室壁彼此分離開預(yù)先選擇的距離；以及在第一時(shí)刻，將EMI從所述金屬室的所述第一壁朝向形成于所述室的所述第二壁中的第二開口反射，使得在第二時(shí)刻通過所述第二開口傳播的EMI與從所述第一壁反射的EMI 發(fā)生相消干涉，所述第二時(shí)刻比所述第一時(shí)刻更晚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述預(yù)先選擇的距離等于或近似等于所述EMI的四分之一波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述金屬室具有布置在其中的EMI吸收材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述EMI吸收材料包括聚氨酯泡沫。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述金屬室在所述模塊上的下述位置附近被布置在所述光學(xué)收發(fā)器模塊的前端包括所述至少一根光纖的光纖光纜的末端在該位置處被固定到所述殼體。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)收發(fā)器模塊及光學(xué)收發(fā)器模塊所用的EMI消除方法。光學(xué)收發(fā)器模塊包括具有布置在其中的EMI消除裝置的光學(xué)收發(fā)器模塊殼體。EMI消除裝置包括至少具有第一壁和第二壁的金屬室，第一壁和第二壁通常彼此平行。第一和第二室壁分別具有形成在其中的第一開口和第二開口，至少一根光纖穿過該第一開口和該第二開口。第一室壁和第二室壁彼此分離預(yù)先選擇的距離，對(duì)該預(yù)先選擇的距離進(jìn)行選擇，以確保穿過第二開口并且在第一時(shí)刻入射到第一壁上的EMI被朝向第二壁反射，并且與在第二時(shí)刻通過第二開口的EMI發(fā)生相消干涉，第二時(shí)刻比第一時(shí)刻更晚。
文檔編號(hào)H05K9/00GK102590961SQ20121001991
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者勞倫斯·R·麥克洛克, 沈作偉 申請(qǐng)人:安華高科技光纖Ip(新加坡)私人有限公司