王威 劉萬輝 杜文龍

摘要：當(dāng)前，光模塊的端口數(shù)量擴(kuò)展都是通過交換設(shè)備外部的光分路設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，這不但需要較高的成本，而且增加了設(shè)備的占用面積，為了解決這個問題，通過把微型光分路器件內(nèi)置到EPON光模塊內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)在不增加使用面積和幾乎不增加使用成本的情況下擴(kuò)展更多的用戶接口。

關(guān)鍵詞：光模塊；光分路器

中圖分類號：S951.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)15-3742-02

光路交換、傳輸在系統(tǒng)在擴(kuò)容的時候，通常通過更換口數(shù)更多的交換機(jī)或者購買大型光分路設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，這時需要更多的光模塊和光分路設(shè)備來支撐，這將大大增加擴(kuò)容成本。為了降低擴(kuò)容成本、減少設(shè)備使用面積，可以考慮把微型光分路器件內(nèi)置到光模塊內(nèi)，這樣就可以以較小的代價實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容的需求。

1可行性分析

1) PCB面積縮減

光通信系統(tǒng)中用戶端的光模塊主要由單纖雙向光組件、激光驅(qū)動器和限幅放大器三個主要模塊組成，在原理圖和PCB設(shè)計時，主要從以下兩個方面進(jìn)行縮減PCB面積設(shè)計：

采用集成度更高的芯片方案設(shè)計，通過使用更小的芯片、更少的外圍器件數(shù)量要求，可以很大程度上減少PCB面積。當(dāng)前，光模塊芯片廠家都推出了自己集成度更好的解決方案，比如Vitess、Mindspeed各自推出了更為簡化的光模塊芯片組，下圖為Mind? speed推出的第四代高增益、低噪聲后置放大器，具有更高的帶寬和體積，外圍器件數(shù)量也大大減少?？傊?，隨著芯片設(shè)計和封裝技術(shù)的進(jìn)步，光模塊各關(guān)鍵芯片的大小和外圍器件的數(shù)量都得到了大幅提升，給減少光模塊內(nèi)部PCB面積提供了較大空間。

圖1 Mindspeed公司的第四代后置放大器M02046

再者，通過合理布局芯片位置、縮短走線、簡化設(shè)計和兼容設(shè)計等措施減少PCB使用面積。

通常在光模塊設(shè)計時，由于SFP封裝尺寸較為寬裕，因此經(jīng)常在芯片布局和走線時都不會刻意減少PCB面積占用問題，導(dǎo)致了PCB往往單面芯片較為寬松。為了減少PCB面積，可以在PCB布局保證高速信號走線質(zhì)量（通過仿真確定）的前提下縮短走線長度，縮短芯片之間的間距，提高PCB面積使用效率。

另外，在原理圖設(shè)計階段，通過簡化外圍電路設(shè)計和減少兼容設(shè)計數(shù)量，從而可以減少整個方案的芯片使用數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到減少單位PCB面積上的芯片數(shù)量和減少PCB使用面積的目的。通常，在設(shè)計的初始階段，有很多不確定因素或者不同的市場需求，導(dǎo)致了在原理圖的最初版本上有較多的兼容設(shè)計，雖然在量產(chǎn)時不會貼上所有的器件，但是器件的位置卻一直被預(yù)留著，這也會導(dǎo)致大量的PCB面積被閑置，造成了PCB面積利用率下降。為了避免這種情況，在設(shè)計初始階段就應(yīng)該做大量的實(shí)驗，盡量減少或者避免兼容設(shè)計的出現(xiàn)，這樣可以有效地縮減PCB使用面積，到達(dá)為光模塊PCB電路板瘦身的目的。

2)選用尺寸更小的熔融拉錐型分光器和平面波導(dǎo)型分光器

目前在光通信系統(tǒng)中，常見的光分路器有熔融拉錐型分光器和平面波導(dǎo)型分光器兩種，熔融拉錐型分光器是將兩根或多根光纖進(jìn)行側(cè)面熔接而形成的；平面波導(dǎo)型則是屬于微光學(xué)元件型產(chǎn)品，它通過在介質(zhì)或半導(dǎo)體基板上光刻技術(shù)形成光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)分支分配功能。熔融拉錐型實(shí)現(xiàn)簡單、成本較低，但是光衰減大、體積大，常使用在多支路光分路器上；而平面波導(dǎo)型則有更小的體積、更小的光衰減率，卻擁有更高的成本?？紤]到普通SFP/SFP+光模塊的體積，通常我們都會選擇性能更高、體積更小的平面波導(dǎo)型分光器，如下圖2所示。

平面波導(dǎo)型分光器技術(shù)也在不斷發(fā)展著，器件的尺寸也在不斷縮小、光損耗也不斷得到提升。目前此類光波導(dǎo)的尺寸基本可以控制在3mm×9mm以內(nèi)，實(shí)際項目中，我們選用了一款2mm×7mm尺寸的波導(dǎo)型分光器，可以較為輕松地植入到SFP封裝內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)光路在光模塊內(nèi)部的分離。

2結(jié)束語

通過在原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、光分路器選擇等方面進(jìn)行簡化設(shè)計、減少芯片數(shù)量和選用更小封裝尺寸的芯片，可以實(shí)現(xiàn)EPON光模塊內(nèi)置光分路器，達(dá)到單個光模塊支持更多用戶的目的。

參考文獻(xiàn)：

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