CN104883223A - 双纤双工结构有源光缆通信架构 - Google Patents

双纤双工结构有源光缆通信架构 Download PDF

Info

Publication number
CN104883223A
CN104883223A CN201510321108.5A CN201510321108A CN104883223A CN 104883223 A CN104883223 A CN 104883223A CN 201510321108 A CN201510321108 A CN 201510321108A CN 104883223 A CN104883223 A CN 104883223A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
optical cable
fiber
active optical
structure active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510321108.5A
Other languages
English (en)
Inventor
何祖源
杜江兵
马麟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanming Shanghai Optical Fiber Technology Co Ltd
Original Assignee
Nanming Shanghai Optical Fiber Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanming Shanghai Optical Fiber Technology Co Ltd filed Critical Nanming Shanghai Optical Fiber Technology Co Ltd
Priority to CN201510321108.5A priority Critical patent/CN104883223A/zh
Publication of CN104883223A publication Critical patent/CN104883223A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

一种双纤双工结构有源光缆通信架构，由两个结构相同且相对设置的传输链路组成，该链路包括：依次连接的驱动电路、VCSEL、传输光纤、PD和接收电路，其中：两个传输链路的传输光纤通过双芯光纤光缆实现，双芯光纤光缆的两端分别具有一个信号发射部分和一个信号接收部分。本发明能够显著减少并行连接的光纤数量以提高工艺的一致性，同时直接减少器件的消耗数量，在直接提高生产良率的同时更能够有效地降低成本。

Description

双纤双工结构有源光缆通信架构
技术领域
本发明涉及的是一种光通信领域的传输介质，具体是一种双纤双工结构的、具有100G高速率的、QSFP+接口(QSFP+，Quad Small Form‐factor Pluggable Plus)有源光缆通信架构。
背景技术
有源光缆(Active Optical Cable：AOC)是一种新近发展起来的最先进光电互连技术。AOC在高速、低功耗、长距离、高密度、无电磁干扰、短延时等方面有传统电互连技术无可比拟的优点。几乎所有的电互连接口都可以改用光电互连，从而可以以AOC的方式实现数据通信的低功耗高速长距离连接。这方面，面向企业级应用的AOC有10G的SFP、16G的Fibrechannel、40G的QSFP、48G的SAS、56G的QSFP+等，面向消费级应用的有5G/10G的USB、8G的PCIe、10G的Thunderbolt、20G的HDMI等。据美国CIR公司预测，在云计算、大数据这些应用需求推动下，应用于数据中心的AOC销售到2017年将达到22亿美元，其它领域约14亿美元。更重要的意义在于，数据中心和超级计算机必须在解决高速率数据互连这一关键管道问题之后，才能够为“互联网+”的海量应用和计算提供最底层的物理带宽支持。
目前，大型数据中心和超级计算机中，40G以上的机器已经大量采用AOC，天河2号(世界最快超级计算机)采用了4万多根56G的AOC，而未来100G甚至更高速率的设备更是必须使用AOC。另一方面，100G AOC目前主要采用QSFP+的多源协议(multi‐source agreement)。
现有的技术方案中，江苏旭创的40G AOC就采用其专利技术的QSFP+MSA(专利文献号CN102169215A，公开(公告)日，2011.08.31)，而Molex则报道了采用硅光技术实现的100GQSFP+AOC。TE Connectivity以及Finisar等公司则采用最常规的垂直墙面发射激光器(VCSEL)方案实现100G QSFP+AOC。
现有其他技术方案中，一般采用四路25G的信号对四个VCSEL分别进行直接调制，在此基础上进行四路光纤并行传输，在接收端用四个光电探测器(PD)进行接收。因此，实现双工过程，光缆中总计有8根光纤进行并行连接。光纤连接过程的一致性是工艺上极其严重的问题，一根光纤的耦合出现问题将导致整个AOC成为不良品。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN202995094U，公开(公告)日，2013.06.12，公开了一种易于封装的并行传输光器件，包括多路发射芯片、多路接收芯片、PCB基板、发射驱动IC、接收放大IC、多个阵列透镜和多个多芯阵列光纤。多路发射芯片与发射驱动IC电连接，多路发射芯片的发光孔径与一阵列透镜对准设置；多路接收芯片与接收放大IC电连接，多路接收芯片的接收光敏面与另一阵列透镜对准设置；多芯阵列光纤连接多个阵列光纤连接头，该多个阵列光纤连接头分别与多个阵列透镜对准设置。但现有技术均为8纤的双工结构，也就是8根光纤来实现4路的双向数据通信，而无法实现在两根光纤中的双向数据通信。并且该技术在单端是采用4个VCSEL和4个PD实现4路信号的数据通信，无法实现1个VCSEL和1个PD得到总速率相同的4路信号数据通信。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种双纤双工结构有源光缆通信架构，能够显著减少并行连接的光纤数量以提高工艺的一致性，同时直接减少器件的消耗数量，在直接提高生产良率的同时更能够有效地降低成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种双纤双工结构有源光缆通信架构，由两个结构相同且相对设置的传输链路组成，该链路包括：依次连接的驱动电路、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、传输光纤、光电探测器(PD)和接收电路，其中：两个传输链路的传输光纤通过双芯光纤光缆实现，双芯光纤光缆的两端分别具有一个信号发射部分和一个信号接收部分。
所述的驱动电路包括：信号合并单元和放大调制单元，其中：信号合并单元是输入端接收四路25G并行信号，输出端与放大调制单元相连并输出一路50G PAM4信号，由放大调制单元对该50G PAM4信号放大并对VCSEL进行调制。
所述的接收电路包括：信号分解单元和信号偏置单元，其中：信号偏置单元对PD输出的50G PAM4光信号偏置为电信号并跨阻放大后输出至信号分解单元，由信号分解单元将50GPAM4电信号分解复用为四路标准25G输出信号。
所述的VCSEL和PD的带宽超过50GHz，工作波长为850nm、1310nm或1550nm波段。
所述的VCSEL和PD并列放置且间距为125微米。
所述的双芯光纤光缆由两根光纤并列组装得到，该光纤的直径为125微米，两个纤芯的间隔为125微米，该双芯光纤光缆采用单模光纤或多模光纤组成。
技术效果
与现有技术相比，本发明能够实现在两根双向连接的光纤中得到4路数据通信，从而实现双纤双工的功能；将传统的8根光纤结构减少为2根光纤结构但不改变数据通信的速率，同时将传统4个VCSEL和4个PD的使用数量降低为1个VCSEL和1个PD，从而大幅减少器件数量和相应的功率消耗，减少成本。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明双芯光缆结构示意图，其中纤芯间隔125微米。
图3为本发明VCSEL和PD示意图；
图4为本发明所涉及的驱动电路功能示意图；
图5为本发明所涉及的接收电路功能示意图；
图6为本发明所涉及的AOC模块部分结构和功能示意图；
图7为本发明所涉及AOC的整体系统结构和功能示意图；
图8为本发明所涉及100G QSFP+AOC实施列的结构和功能示意图；
图9为本发明实施例所涉及的50Gbaud PAM4原始电信号仿真眼图；
图10为本发明实施例所涉及的50Gbaud PAM4原始电信号经过VCSEL调制的光信号仿真眼图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例对应Infiniband所要求的速率，即单个链接速度500MB/秒，四个链接速度2GB/秒。
本实施例包括：两根多模光纤
所述的多模光纤，纤芯直径为62.5微米，包层直径为125微米，两根光纤并列靠紧，纤芯间隔为125微米；
如图3所示，为所述的带宽为50GHz的VCSEL，与其并列组装的是一个带宽为50GHz的PD，本部分所述带宽为3dB带宽。VCSEL和PD的中心间距为125微米，VCSEL的尺寸为125*125微米，PD的尺寸为125*125微米；
如图4所示，为所述的驱动电路，将4路25.78Gbps的NRZ信号转变为1路51.56Gbaud的PAM4信号，总的速率达到103.12Gbps，从而得到Infiniband所需要的100G EDR带宽。
该驱动电路包括：模数转换单元、并串变换单元、二进制到4进制编码单元以及数模转换单元，从而过驱动电路实现对VCSEL的直接调制。
如图5所示，为所述的接收电路，将1路总速率103.12Gbps的51.56Gbaud PAM4信号转变为4路25.78Gbps的NRZ信号，从而作为QSFP+的四路输出。
该接收电路包括：模数转换单元、4进制到二进制编码单元和串并变换单元。
如图6所示，本实施例拟将驱动电路的输出端连接至VCSEL用于实现直接调制，将接收电路的输入端连接至PD用于接收PD得到的光信号，驱动电路的4路输入端和接收电路的4路输出端连接至QSFP+外部接口。VCSEL和PD并列组装的芯片将和双芯光纤对准耦合，双芯光纤纤芯间隔125微米，VCSEL和PD中心间隔125微米，通过精确对准实现耦合封装。
如图7所示，本实施例通过将两个模块组装起来得到100G QSFP+AOC，实现103.12Gbps的EDR数据通信。采用850nm的VCSEL和PD，以及62.5/125的OM2多模光纤，得到图8的AOC实施例结构。
如图9与图10所示，本实施例将首先得到一路50Gbaud的PAM4电信号，该电信号通过对VCSEL直接调制得到50Gbaud的光信号，从而可以在光纤中实现传输和互连。

Claims (9)

1.一种双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征在于，由两个结构相同且相对设置的传输链路组成，该链路包括：依次连接的驱动电路、VCSEL、传输光纤、PD和接收电路，其中：两个传输链路的传输光纤通过双芯光纤光缆实现，双芯光纤光缆的两端分别具有一个信号发射部分和一个信号接收部分。
2.根据权利要求1所述的双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征是，所述的驱动电路包括：信号合并单元和放大调制单元，其中：信号合并单元是输入端接收四路25G并行信号，输出端与放大调制单元相连并输出一路50G PAM4信号，由放大调制单元对该50G PAM4信号放大并对VCSEL进行调制。
3.根据权利要求1所述的双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征是，所述的接收电路包括：信号分解单元和信号偏置单元，其中：信号偏置单元对PD输出的50G PAM4光信号偏置为电信号并跨阻放大后输出至信号分解单元，由信号分解单元将50G PAM4电信号分解复用为四路标准25G输出信号。
4.根据权利要求1所述的双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征是，所述的VCSEL和PD的带宽为50GHz，载波波长为850nm、1310nm或1550nm波段。
5.根据权利要求1所述的双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征是，所述的VCSEL和PD并列放置且间距为125微米。
6.根据权利要求1所述的双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征是，所述的双芯光纤光缆由两根光纤并列组装得到，该光纤的直径为125微米，两个纤芯的间隔为125微米，该双芯光纤光缆采用单模光纤或多模光纤组成。
7.根据权利要求1所述的双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征是，所述的驱动电路包括：模数转换单元、并串变换单元、二进制到4进制编码单元以及数模转换单元。
8.根据权利要求1所述的双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征是，所述的接收电路包括：模数转换单元、4进制到二进制编码单元和串并变换单元。
9.根据权利要求1所述的双纤双工结构有源光缆通信架构，其特征是，当载波波长为850nm时，所述的传输光纤采用62.5/125的OM2多模光纤。
CN201510321108.5A 2015-06-12 2015-06-12 双纤双工结构有源光缆通信架构 Pending CN104883223A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510321108.5A CN104883223A (zh) 2015-06-12 2015-06-12 双纤双工结构有源光缆通信架构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510321108.5A CN104883223A (zh) 2015-06-12 2015-06-12 双纤双工结构有源光缆通信架构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104883223A true CN104883223A (zh) 2015-09-02

Family

ID=53950568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510321108.5A Pending CN104883223A (zh) 2015-06-12 2015-06-12 双纤双工结构有源光缆通信架构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104883223A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107800487A (zh) * 2016-09-06 2018-03-13 方密技术（深圳）有限公司 结合pam4技术的高速光模块及其波分复用方法
CN113514953A (zh) * 2021-04-20 2021-10-19 Oppo广东移动通信有限公司 智能眼镜和信号传输方法
CN117459143A (zh) * 2023-12-20 2024-01-26 鹏城实验室 信号传输系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2303332Y (zh) * 1997-06-24 1999-01-06 成都曙光光纤网络公司 计算机网用自动容错型光电中继器
CN201708803U (zh) * 2010-06-17 2011-01-12 沈阳瑞祥风能设备有限公司 用于风电变流器内的数据收发电路
CN102200617A (zh) * 2011-06-08 2011-09-28 深圳日海通讯技术股份有限公司 一种有源光缆
CN104020535A (zh) * 2014-05-29 2014-09-03 深圳市易飞扬通信技术有限公司 Sfp+光收发一体模块互连结构
CN204761439U (zh) * 2015-06-12 2015-11-11 上海南明光纤技术有限公司 双纤双工结构有源光缆通信架构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2303332Y (zh) * 1997-06-24 1999-01-06 成都曙光光纤网络公司 计算机网用自动容错型光电中继器
CN201708803U (zh) * 2010-06-17 2011-01-12 沈阳瑞祥风能设备有限公司 用于风电变流器内的数据收发电路
CN102200617A (zh) * 2011-06-08 2011-09-28 深圳日海通讯技术股份有限公司 一种有源光缆
CN104020535A (zh) * 2014-05-29 2014-09-03 深圳市易飞扬通信技术有限公司 Sfp+光收发一体模块互连结构
CN204761439U (zh) * 2015-06-12 2015-11-11 上海南明光纤技术有限公司 双纤双工结构有源光缆通信架构

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107800487A (zh) * 2016-09-06 2018-03-13 方密技术（深圳）有限公司 结合pam4技术的高速光模块及其波分复用方法
CN113514953A (zh) * 2021-04-20 2021-10-19 Oppo广东移动通信有限公司 智能眼镜和信号传输方法
CN117459143A (zh) * 2023-12-20 2024-01-26 鹏城实验室 信号传输系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pepeljugoski et al. Low power and high density optical interconnects for future supercomputers
US10680736B2 (en) Four-channel coarse wavelength division multiplexing QSFP optical module
CN104870069B (zh) 多通道，并行传输光模块，及其制造和使用方法
CN104601244B (zh) 一种400Gb/s热插拔高速光收发模块
CN203590231U (zh) 一种cxp光收发模块
CN203786345U (zh) 光发射器封装结构
EP3316014A1 (en) Optical interconnection backboard, transmission device and signal scheduling method
CN202837617U (zh) 用于宽带高速传输的并行光收发组件
CN205229523U (zh) 一种用于多路并行传输的光收发模块
US8606112B2 (en) Pluggable module with bi-directional host-module optical interface
JP3219157U (ja) 光電変換器および光電接続装置
CN106019495A (zh) 波分多路复用(wdm)/多路分用光学收发器模块
CN202512273U (zh) 一种 40g/100g cfp 可插拔光电收发模块
CN104883223A (zh) 双纤双工结构有源光缆通信架构
CN105099563A (zh) 光收发器和主动光缆
CN114879324A (zh) 光模块
CN204761439U (zh) 双纤双工结构有源光缆通信架构
CN208723903U (zh) 一种基于PAM4调制的400Gbit/s EML光收发模块
CN106656341A (zh) 一种多通道光模块及光纤通信系统
CN106877936B (zh) 一种sfp28光模块
CN103487899A (zh) 一种单纤双向光收发器件
CN113552668A (zh) 一种耐高输入光功率的硅光芯片端面耦合结构
CN113359252A (zh) 一种基于mpo接口的单扇入扇出的多通道光模块
CN108508546A (zh) 一种光模块
CN102841413A (zh) 用于宽带高速传输的并行光收发组件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150902