Whoscored中文官网 | 编译自 Effect Photonics
相干传输已成为光网络的基本组成部分，用于解决直接探测技术无法提供所需容量和覆盖范围的情况。
直接检测传输仅使用光信号的振幅，而相干光传输则可以操控三种不同的光特性：振幅、相位和偏振。这些额外的调制度可以在不影响传输距离的情况下加快光信号的传输速度。此外，相干技术还能实现容量升级，而无需更换地面上昂贵的物理光纤基础设施。
鉴于其重要性，我们希望在本文中解释收发器设计流程的一些关键方面。
光收发器的主要组件
光收发器包含电气和光学子系统，每个子系统都有其特定的组件。每个组件在实现高速、长距离数据传输方面都起着至关重要的作用。以下是相干光收发器的主要组件：
图 1：EFFECT Photonics 设计的相干 QSFP 收发器构建模块简图。该收发器的一个特点是，可调谐激光器与其他光学元件集成在同一个光学引擎芯片上。
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激光源：激光源产生用于传输的相干光。它决定了传输光信号的许多特性，从波长、功率到噪声容限。
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光学引擎：光学引擎包括调制器和接收器组件，以及引导、组合或分割光信号所需的无源光学组件。调制器将数据编码到光信号上，接收器将光信号转换为电信号。根据所用材料（磷化铟或硅）的不同，光学引擎芯片可能还包括可调谐激光器。
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数字/模拟转换器（DAC/ADC）：数模转换器（DAC）将数字处理电路中的数字信号转换为模拟信号，以便进行调制。模数转换器 (ADC) 则完成相反的过程。
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数字信号处理器（DSP）：DSP 执行关键的信号处理功能，包括色散补偿、极化解复用、载波相位恢复、均衡和纠错。
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前向纠错 (FEC) 编码器/解码器：前向纠错（FEC）编码器/解码器通过增加冗余比特，使接收器能够在不要求重新传输数据的情况下检查错误，从而提高数据传输的可靠性。
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控制和监测接口：收发器具有控制和监控接口，用于管理和优化其运行。
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电源管理和冷却系统：这些系统包括散热器和热电冷却器，用于将组件保持在指定的温度范围内，确保收发器可靠运行。
收发器的关键设计流程
设计收发器是一个将最初的应用概念转化为可制造的功能收发器设备的过程。这是一个复杂、多层次的过程，不仅要分别设计许多单独的组件和子系统，还要预测和模拟所有这些组件和子系统之间的相互作用。
要对这一设计过程进行忠实、细致的总结，超出了本文的讨论范围，但我们将非常概括地提及其中的一些关键过程。
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定义概念和规格： 我们必须首先确定收发器的内容和预期性能。收发器架构师将与产品管理部门一起花时间了解客户的要求及其对设计选择的影响。其中有些要求和设计已经标准化，有些（如 EFFECT Photonics 的光学引擎）则是专有的，需要在内部进行深入思考。在这些对话之后，收发器的概念将成为一套具体的规范，并传递给不同的团队（有些是内部团队，有些则来自公司的合作伙伴）。
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光学子系统设计： 收发器中的光学子系统生成、处理和接收光信号。光学设计人员会绘制电路原理图，捕捉光学子系统（包括激光器、调制器或光检测器）的功能。设计人员将模拟光学系统以确保其正常工作，然后将此功能设计转化为可在半导体代工厂制造的实际光学芯片布局。
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电子子系统设计： 在设计光学子系统的同时，还在设计电子子系统。电子子系统的核心是 DSP 芯片。DSP 设计团队也要建立 DSP 的功能模型，并对其进行仿真，将其转化为可由半导体代工厂制造的布局。然而，电子系统中不仅仅只有 DSP：还有模数和数模转换器、放大器、驱动器以及信号调节所需的其他电子元件。所有这些元件都可以从其他供应商处购买，也可以根据要求和需要自行设计。
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机械和散热设计： 可插拔收发器的机械和散热设计对于确保其与行业标准外形尺寸兼容并实现可靠运行至关重要。机械方面的考虑因素包括连接器类型、物理尺寸和安装机制。热设计的重点是散热，确保收发器在可接受的温度范围内运行。
协同设计理念的重要性
收发器开发人员通常从不同的供应商处采购 DSP、激光器和光学引擎，因此所有这些芯片都是单独设计的。这种设置缩短了产品上市时间，简化了研究和设计流程，但同时也牺牲了性能和功耗。
如果采用协同设计方法，在设计这些系统的不同团队之间进行强有力的互动，就能实现更好的匹配并提高效率。您可以在下面的链接中，进一步了解协同设计光学和电子子系统的潜在优势：https://effectphotonics.com/insights/co-designing-optics-and-electronics-for-versatile-and-green-transceivers/。
启示
总之，设计相干光可插拔收发器需要仔细考虑和平衡许多不同的系统、标准和要求，从光学和电气子系统到机械和散热设计以及元件采购。这些设计流程可确保开发出可靠、高性能的光收发器，既符合行业标准，又能满足目标应用的特定要求。
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