基于COBO技术高速并行光互连模块的设计与实现

摘要

随着移动视频、大数据、云计算、智慧城市等应用需求的极速增长，全球各地支撑其运行的数据中心如雨后春笋般建立。然而传统的电互连技术带宽窄、距离短、功耗大、延迟长以及电磁兼容等问题，由于电互连自身的上述缺陷，因此无法满足带宽日益增长的需求。而具有高带宽、高密度、低功耗、长距离、低延迟交换和无干扰的光互连技术成为未来通信发展的必然趋势，成为越来越多的研究工作所在。
　　基于COBO(Consortium for On-Board Optics)技术的板上或嵌入式光模块是数据中心高速并行光互连未来发展的方向。为此，微软、思科、英特尔等与14家数据中心供货商于2015年年初共同成立了一个名为COBO的组织，该组织旨在通过合作订立新的行业标准，对从面板到设备内部的光纤模块进行标准化，并研究板上或嵌入式光纤模块的行业路线图。COBO希望通过业界领先厂商的共同努力为下一代数据中心和云环境的光纤应用做出努力，在降低功耗和增加带宽上建立行业标准。
　　本文旨在研究实现基于COBO技术高速并行光互连模块的关键技术，并给出一种行之有效的模块设计方案。全文分为五个部分:
　　首先，介绍了本课题的研究背景、国内外相关课题研究现状、以及本课题研究意义。
　　其次，阐述了光互连模块的组成、工作原理，光模块的设计要求和指标定义。接着，论述了基于COBO技术高速并行光互连模块设计的关键技术，主要涉及电路设计、光路设计和热设计三个部分。每个部分又从不同的维度进行理论分析和仿真模拟，为基于COBO技术高速并行光互连模块的设计提供技术支撑。
　　然后，基于以上研究，给出一种基于COBO技术高速并行光互连模块的设计方案并予以实现，通过实验对研究所得的基于COBO技术高速并行光互连模块的各项性能参数进行测试分析，结果证实模块的各项性能指标均满足设计要求，进而验证设计方案的可行性和有效性。
　　最后，对整个研究内容进行总结和展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外相关研究及现状

1．3 课题研究意义

1．4 本文的主要研究内容

第二章 光互连模块的工作原理与设计指标

2．1 光互连模块工作原理

2．1．1 光发射机

2．1．2 光接收机

2．1．3 光传输部分

2．2 光互连模块设计指标

2．2．1 光互连模块的机械尺寸

2．2．2 光互连模块的光接口定义

2．2．3 光互连模块的电气接口分配

2．2．4 光互连模块设计指标参数

2．3 本章小结

第三章 高速并行光互连模块的设计

3．1 高速并行光互连模块的电路设计

3．1．1 高速接口电路匹配设计

3．1．2 高速数字电路PCB设计

3．2 高速并行光互连模块的光路设计

3．2．1 光纤结构及性能

3．2．2 光路设计

3．2．3 耦合仿真分析

3．3 高速并行光互连模块的热设计

3．3．1 散热方案设计

3．3．2 热仿真分析

3．4 本章小结

第四章 高速并行光互连模块的实现与测试分析

4．1 模块实现

4．1．1 模块总体方案

4．1．2 模块器件选型

4．1．3 模块工艺流程

4．1．4 模块原理样机

4．2 模块测试系统

4．2．1 测试方案

4．2．2 测试设备

4．2．3 测试界面

4．3 模块测试报告

4．3．1 发射端测试

4．3．2 接收端测试

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 未来工作展望

参考文献

致谢