高速率有源光缆的设计与实现

论文摘要

目前市场对高速率有源光缆的需求非常旺盛,很多企业及研究机构都在争相进行相关的设计与生产。作者本人所在的企业是专业生产光纤光电器件的生产厂家,按照企业要求,作者本人参与了速率为40Gbps有源光缆的设计与实现。本文基于对国际市场上最新的技术及标准的分析,结合实际的技术应用,系统地介绍了高速率有源光缆的设计与实现。在本文的第一章及第二章,主要介绍了有源光缆技术的国内外现状及本文所涉及到的基础知识与设计方法。在本文的第三章及第四章,分别从光路设计及电路设计角度出发,详细阐述了高速率有源光缆的设计原理及设计方法。在本文的第五章,主要讨论了有源光缆的工艺实现以及产品的验证方法和结果。第六章为全文总结及其展望。作者本人作为项目参与者,主要负责产品的光路设计以及产品的工艺实现等内容。在光路设计方面,通过分析市场上常见的光路设计技术,结合光纤光学理论研究,提出了一种使用垂直腔表面发射式激光器,结构简单、合理,并且可以达到技术要求的光路设计方法。在产品的工艺实现方面,作者负责了整个产品工艺流程的制定,并对关键工艺进行了详细的设计。此外,作者也参与了本课题的立项和论证等前期工作,从技术角度,对产品的设计及实现成本提出了预期。本课题所研究的速率为40Gbps的有源光缆,目前在在业界属于领先水平,经过一年多的设计、验证,已经正式进入到了批量生产阶段,各项的指标均符合国际通用的技术规范和标准,目前已经在和包括思科在内的众多设备制造商进行长期合作,给企业及国家带来了可观的经济收入,也为后续继续研发及生产更高速率的有源光缆产品奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外现状及动态
• 1.3 作者的研究工作内容和研究成果
• 1.4 论文的结构
• 第二章 有源光缆的概述
• 2.1 光纤的概念
• 2.1.1 光在光纤中的传输
• 2.1.2 单模光纤和多模光纤
• 2.1.3 光纤通信的优点
• 2.1.4 光纤通信的发展
• 2.2 有源光缆的概念
• 2.2.1 有源光缆的基本功能
• 2.2.2 有源光缆的特点
• 2.2.3 有源光缆的工作原理
• 2.3 光纤通道（FIBER CHANNEL）的发展为有源光缆带来的契机
• 2.3.1 光纤通道的特点
• 2.4 本文所涉及到的有源光缆技术方案及特点
• 2.4.1 数据传输协议Infiniband
• 2.4.2 物理模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 有源光缆的光路设计
• 3.1 垂直腔表面发射式激光器（VCSEL）
• 3.2 输入输出方式的设计
• 3.2.1 钻孔法
• 3.2.2 光通道密排法
• 3.2.3 刻V 型槽法
• 3.2.4 新型刻V 型槽法
• 3.3 耦合效率理论基础
• 3.4 VCSEL 与多模光纤耦合理论研究
• 3.4.1 主截面光路计算
• 3.4.2 耦合效率计算
• 3.4.3 结构参数的确定
• 3.5 耦合效率误差分析
• 3.5.1 45°反射面加工误差
• 3.5.2 VCSEL 与光纤阵列下表面平行度误差
• 3.5.3 垂直工作距离误差
• 3.6 本章小结
• 第四章 有源光缆的电路设计
• 4.1 电路设计原理与功能
• 4.1.1 发射模块
• 4.1.2 接收模块
• 4.2 专用芯片的选择
• 4.2.1 VCSEL 阵列芯片
• 4.2.2 激光器驱动芯片的选择
• 4.3 电路测试-VCSEL 芯片与驱动芯片的测试
• 4.3.1 电路原理图
• 4.3.2 VCSEL 与驱动芯片的连接
• 4.3.3 测试工装
• 4.3.4 测试系统搭建
• 4.3.5 测试结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 有源光缆的工艺实现及测试
• 5.1 有源光缆的工艺实现
• 5.1.1 芯片贴装工艺
• 5.1.2 光纤耦合工艺
• 5.2 有源光缆的测试
• 5.2.1 测试框图
• 5.2.2 测试参数定义
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读工程硕士期间发表的论文