光模块内置光分路器的可行性分析

摘要：当前，光模块的端口数量扩展都是通过交换设备外部的光分路设备来实现的，这不但需要较高的成本，而且增加了设备的占用面积，为了解决这个问题，通过把微型光分路器件内置到EPON光模块内，从而实现在不增加使用面积和几乎不增加使用成本的情况下扩展更多的用户接口。

关键词：光模块；光分路器

中图分类号：S951.2文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)15-3742-02

光路交换、传输在系统在扩容的时候，通常通过更换口数更多的交换机或者购买大型光分路设备来实现，这时需要更多的光模块和光分路设备来支撑，这将大大增加扩容成本。为了降低扩容成本、减少设备使用面积，可以考虑把微型光分路器件内置到光模块内，这样就可以以较小的代价实现扩容的需求。

1可行性分析

1) PCB面积缩减

光通信系统中用户端的光模块主要由单纤双向光组件、激光驱动器和限幅放大器三个主要模块组成，在原理图和PCB设计时，主要从以下两个方面进行缩减PCB面积设计：

采用集成度更高的芯片方案设计，通过使用更小的芯片、更少的器件数量要求，可以很大程度上减少PCB面积。当前，光模块芯片厂家都推出了自己集成度更好的解决方案，比如Vitess、Mindspeed各自推出了更为简化的光模块芯片组，下图为Mind? speed推出的第四代高增益、低噪声后置放大器，具有更高的带宽和体积，器件数量也大大减少。总之，随着芯片设计和封装技术的进步，光模块各关键芯片的大小和器件的数量都得到了大幅提升，给减少光模块内部PCB面积提供了较大空间。

图1 Mindspeed公司的第四代后置放大器M02046

再者，通过合理布局芯片位置、缩短走线、简化设计和兼容设计等措施减少PCB使用面积。

通常在光模块设计时，由于SFP封装尺寸较为宽裕，因此经常在芯片布局和走线时都不会刻意减少PCB面积占用问题，导致了PCB往往单面芯片较为宽松。为了减少PCB面积，可以在PCB布局保证高速信号走线质量（通过仿真确定）的前提下缩短走线长度，缩短芯片之间的间距，提高PCB面积使用效率。

另外，在原理图设计阶段，通过简化电路设计和减少兼容设计数量，从而可以减少整个方案的芯片使用数量，进而达到减少单位PCB面积上的芯片数量和减少PCB使用面积的目的。通常，在设计的初始阶段，有很多不确定因素或者不同的市场需求，导致了在原理图的最初版本上有较多的兼容设计，虽然在量产时不会贴上所有的器件，但是器件的位置却一直被预留着，这也会导致大量的PCB面积被闲置，造成了PCB面积利用率下降。为了避免这种情况，在设计初始阶段就应该做大量的实验，尽量减少或者避 免兼容设计的出现，这样可以有效地缩减PCB使用面积，到达为光模块PCB电路板瘦身的目的。

2)选用尺寸更小的熔融拉锥型分光器和平面波导型分光器

目前在光通信系统中，常见的光分路器有熔融拉锥型分光器和平面波导型分光器两种，熔融拉锥型分光器是将两根或多根光纤进行侧面熔接而形成的；平面波导型则是属于微光学元件型产品，它通过在介质或半导体基板上光刻技术形成光波导，实现分支分配功能。熔融拉锥型实现简单、成本较低，但是光衰减大、体积大，常使用在多支路光分路器上；而平面波导型则有更小的体积、更小的光衰减率，却拥有更高的成本。考虑到普通SFP/SFP+光模块的体积，通常我们都会选择性能更高、体积更小的平面波导型分光器，如下图2所示。

平面波导型分光器技术也在不断发展着，器件的尺寸也在不断缩小、光损耗也不断得到提升。目前此类光波导的尺寸基本可以控制在3mm×9mm以内，实际项目中，我们选用了一款2mm×7mm尺寸的波导型分光器，可以较为轻松地植入到SFP封装内，从而实现光路在光模块内部的分离。

2结束语

通过在原理图设计、PCB设计、光分路器选择等方面进行简化设计、减少芯片数量和选用更小封装尺寸的芯片，可以实现EPON光模块内置光分路器，达到单个光模块支持更多用户的目的。

参考文献：

[1]刘震.光通信用有增益光分路器的研究[D].电子科技大学,2003.

[2]李蒙.光分路器原理及故障浅析[J].中国有线电视,2010(7).