AOC有源光缆 设计实现

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1、AOC产品简介AOC（ActiveOpticalCable）＝带光收发器模块的光缆一、有源光缆（ActiveOpticalCable）1.1应用有源光缆是由集成光电器件组成的，用于在数据中心、高性能计算机、大容量存储器等设备间进行高速率、高可靠性互联的传输设备，它通常满足工业标准的电接口，通过内部的电-光-电转换，使用光缆的优越性进行数据的传输。1.2结构简单地说，可以把有源光缆理解成两个光收发器（Transceiver）及光缆跳线（Jumper）组成的一套系统，不过这个系统相对独立器件组成的系统速率更高、可靠性更好。即：有源光缆=两个光收发器（Transcei

2、ver）+光缆跳线（Jumper）图1.2：QSFP有源光缆结11.3典型结构在A端，数据输入Din为电子信号，通过电-光装换装置（E-OConverter）将电信号转换为特定波长的光信号，光信号经调制、耦合后输入到传输光缆中;光信号到达B端后，光电探测装置将光信号进行检测后经放大、处理，由Dout输出相应的电子信号。反之，自B端向A端的传输原理相同。光信号电信号电信号图1.3：典型的有源光缆结构21.4优点有源光缆一经推出，便以它的众多优越特性，得到了业界的普遍好评，也为它的应用提供了强劲的动力。（1）小型化、重量轻、便于安装在电气接口不变的情况话同轴电缆的直

3、径通常都在8mm以上（以50-5,四屏蔽为例），每米的重量在200g左右，非常笨重。有源光缆直径只有2mm，且每米的重量不足20g，大幅减少了本身的体积及重量。非常便于安装。一条12芯的光缆直径为12mm，重量约90g/m（2）功耗低有源光缆的功耗非常低，每Gbps的能耗仅仅只有50mw，是有源电缆的十分之一。345（3）速率高、距离长传统的同轴电缆，普遍的工作速率在1Gbps以下，传输距离10米以内，个别工作在3～5Gbps速率的同轴电缆，有源光缆的速率集中在3种速率下，10Gbps，40Gbps，120Gbps，其中10Gbps和40Gbps已经在发达国家得

4、到了广泛的前期应用，正在大规模部署中，而120Gbps被看做是未来20年内的新发展。工作距离都至少达到了100米，相对与传统同轴电缆的10米以内，已经高出了一个数量级，优势明显。名称速率传输距离备注同轴电缆1Gbps以下10米以内有源光缆10Gbps至少100米速率高、距离长40Gbps120Gbps400Gbps6（4）接口友好、安全有源光缆普遍采用业界已广泛使用的标准接口，例如CX4,SFP,QSFP等，用户无需改变任何周边设备及协议，即可将传统的电缆更换为有源光缆，大大方便升级的可行性和效率。同时，有源光缆支持热插拔操作。在操作安全方面，由于普遍采用了低功

5、率的多模VCSEL技术，激光用眼安全得到了保障，同时，有源光缆的两端连接器是硬连接，也从根本上杜绝了对人眼伤害的可能性。7二、工作原理2.1以工作介质的不同，我们可以将其分为光学部分和电路部分。光学部分包括VCSEL激光器、光电探测器、光缆以及用于12耦合的光学部件；电路部分包括驱动芯片、TIA芯片、检测电路、补偿电路以及电气接口等部件。四通道有源光缆的原理框图，如下：82.2简单的按功能分类，我们可以将有源光缆分为三个部分。一是光发射部分，二是光接收部分，三是控制管理部分。2.2.1.光发射部分光发射部分主要由光源、驱动电路、控制电路三部分组成，具有发射禁止和

6、监视输出的功能。模块内部的驱动电路包括对输出波形进行整形的缓冲级以及保证功率和消光比稳定的自动功率补偿和温度补偿电路。它的功能是将数据信号转变为光信号送入光纤进行传输。主要包括信号的调制、静态工作点调节和自动功率控制等子电路。发送器模块中包含：VSCEL激光器、激光驱动器、监视二极管一起构成发射器光部92.2.2光接收部分光接收部分主要由PIN阵列、前放组件和主放电路两部分组成，并具有无光告警功能。光接收部分的功能是将光纤传输中的微弱光信号转变为电信号。接收器包含：激光信号探测器(PIN)，跨阻放大器(TIA)，主放大器(PA／LA),如图2-10所示。102.

7、2.3控制管理部分控制管理部分主要用于对光收发器的工作参数和状态进行实时的监视和控制。它主要由新型数字诊断芯片(含存储器)和报警装置组成。在进行具体电路设计时考虑这三个方面的因数：⑴对于接收模块，主要考虑两个方面的因素，一是接收器的灵敏度问题；二是减小LA的时钟抖动。⑵发射模块选用应用稍好的通信级的VSCEL激光器。选用的高效激光器只需要低的调制电流，并且只产生很低的电压摆幅。封装电感将引起激光器很大的电压摆动，这里要对线路进行调整，或者加上一个滤波网络来减少信号振铃，提高信号边缘速率，减小电压摆动。激光管驱动器一般由偏置发生器、调制发生器和安全电路构成。⑶控制

8、管理模块是通过控制管理模