[发明专利]双纤双工结构有源光缆通信架构

说明书

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。