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CN222506614U - 一种有源光缆及光电传输设备 - Google Patents

一种有源光缆及光电传输设备 Download PDF

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CN222506614U
CN222506614U CN202421248322.3U CN202421248322U CN222506614U CN 222506614 U CN222506614 U CN 222506614U CN 202421248322 U CN202421248322 U CN 202421248322U CN 222506614 U CN222506614 U CN 222506614U
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CN
China
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optical
connector
cable
chip
optical fiber
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CN202421248322.3U
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English (en)
Inventor
廖海龙
王国栋
缪桦
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Shennan Circuit Co Ltd
Original Assignee
Shennan Circuit Co Ltd
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Abstract

本实用新型提供了一种有源光缆,该有源光缆包括第一连接器、光纤光缆和第二连接器,第一连接器和第二连接器均设置有光收发器,光收发器一端设置有电源接口,电源接口通过电缆与电连接器连接,光收发器包括PCB板和安装于PCB板上的光纤反射镜、光纤阵列转接头、线性驱动芯片、激光器阵列、光电探测器、TIA芯片、普通芯片组和金手指,第一连接器和第二连接器通过光纤光缆连接,当光收发器用于响应于当前所处的光传输阶段,基于光收发器中的所有部件构建目标传输通路,以用于传输光电数据。本申请通过在不同的光传输阶段构建对应的目标传输通路,以此利用目标传输通路传输光电数据,从而提高有源光缆的传输距离和数据速率,并降低光缆自身功耗。

Description

一种有源光缆及光电传输设备
技术领域
本实用新型涉及传输线缆技术领域,尤其涉及一种有源光缆及光电传输设备。
背景技术
随着光纤通信技术的进步,高性能的有源光缆逐渐从数据中心走进大众的视野。有源光缆(Active Optical Cable,AOC)以其众多的优越特性,日益得到了业内的普遍好评,也为它的应用提供了强劲的动力。
现有的有源光缆常采用同轴电缆连接,但同轴电缆的MCIO转接线传输距离仅为0.5米,仅适用于服务于主机内部的互联,线径较粗(如30AWG线径1.8mm,74PIN的MCIO需要24根),且弯折性能差,不利于线束管理。因此,如何提高有源光缆的传输距离和数据速率,是行业内亟需解决的技术难点。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种有源光缆及光电传输设备,以解决现有技术无法提高有源光缆的传输距离和数据速率的问题。
根据本公开实施例的第一方面,提供了一种有源光缆,所述有源光缆包括第一连接器、光纤光缆和第二连接器,所述第一连接器和所述第二连接器均设置有光收发器,所述光收发器一端设置有电源接口,所述电源接口通过电缆与电连接器连接,所述光收发器包括PCB板和安装于PCB板上的光纤反射镜、光纤阵列转接头、线性驱动芯片、激光器阵列、光电探测器、TIA芯片、普通芯片组和金手指;
所述第一连接器和所述第二连接器通过所述光纤光缆连接;
所述光收发器用于响应于当前所处的光传输阶段,基于所述光收发器中的所述光纤反射镜、所述光纤阵列转接头、所述线性驱动芯片、所述激光器阵列、所述光电探测器、所述TIA芯片、所述普通芯片组和所述金手指构建目标传输通路,所述目标传输通路用于传输光电数据。
可选地,所述光收发器一面为光发射端,另一面为光接收端。
可选地,所述线性驱动芯片、所述激光器阵列、所述光电探测器和所述TIA芯片均为裸芯片,且通过金丝键合的方式与所述PCB板连接。
可选地,所述普通芯片组包括控制芯片和电源管理芯片,用于控制线性驱动芯片和TIA芯片以及管理电源。
可选地,所述电连接器的线路包括但不限于四线。
可选地,所述金手指采用MCIO标准的38PIN、74PIN、124PIN或148PIN金手指。
可选地,所述激光器阵列与所述线性驱动芯片以及所述光电探测器与所述TIA芯片分别通过打金线连接。
可选地,所述激光器阵列采用多模VCSEL或单模DFB激光器阵列,所述激光器阵列用于实现电光信号转换。
可选地,所述有源光缆的单根光纤直径为0.125mm。
根据本公开实施例的第二方面,提供一种光电传输设备,包括如本公开实施例的第一方面所述的有源光缆。
本实用新型提供了一种有源光缆及光电传输设备,该有源光缆包括第一连接器、光纤光缆和第二连接器,第一连接器和第二连接器均设置有光收发器,光收发器一端设置有电源接口,电源接口通过电缆与电连接器连接,光收发器包括PCB板和安装于PCB板上的光纤反射镜、光纤阵列转接头、线性驱动芯片、激光器阵列、光电探测器、TIA芯片、普通芯片组和金手指,第一连接器和第二连接器通过光纤光缆连接,当光收发器用于响应于当前所处的光传输阶段,基于光收发器中的光纤反射镜、光纤阵列转接头、线性驱动芯片、激光器阵列、光电探测器、TIA芯片、普通芯片组和金手指构建目标传输通路,目标传输通路用于传输光电数据。本申请通过在不同的光传输阶段构建对应的目标传输通路,以此利用目标传输通路传输光电数据,从而提高有源光缆的传输距离和数据速率,且该有源光缆结构更加简单,稳定性更好,使用更加方便,降低有源光缆自身功耗和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中一种有源光缆的结构示意图。
图2是本实用新型实施例中光收发器中的光发射端一侧结构示意图。
图3-4是本实用新型实施例中光发射端一侧细节示意图。
图5是本实用新型实施例中光收发器中的光接收端一侧结构示意图。
图6是本实用新型实施例中光接收端一侧细节示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的一种光电传输设备的框图。
附图标记如下:
第一连接器1、光纤光缆2、第二连接器3,光收发器4,电缆5,电连接器6,光纤反射镜31、光纤阵列转接头32、普通芯片组33、金手指34、激光器阵列35、线性驱动芯片36、光电探测器11、TIA芯片12。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参阅图1描述本实用新型实施例的一种有源光缆,该有源光缆包括第一连接器1、光纤光缆2和第二连接器3,其中,第一连接器1和第二连接器3均设置有光收发器4,而光收发器4一端设置有电源接口,其电源接口通过电缆5与电连接器6连接,光收发器4包括PCB板和安装于PCB板上的光纤反射镜31、光纤阵列转接头32、线性驱动芯片36、激光器阵列35、光电探测器11、TIA芯片12、普通芯片组33和金手指34,第一连接器1和第二连接器3通过光纤光缆2连接,当光收发器4用于响应于当前所处的光传输阶段,基于光收发器4中的光纤反射镜31、光纤阵列转接头32、线性驱动芯片36、激光器阵列35、光电探测器11、TIA芯片12、普通芯片组33和金手指34构建目标传输通路,目标传输通路用于传输光电数据。
例如,在光纤光缆2通过第一连接器1和第二连接器3连接两个外部设备(如电源适配器和手机终端)时,外部设备基于有源光缆连接器之间构建的目标传输通路传递两个外部设备之间交互的光电数据。
在本实施例中,通过在第一连接器1和第二连接器3中的光收发器4设置电源接口,该电源接口从PCB板上通过普通电缆5引出电连接器6,电连接器6与待连接的母板连接,以便用于供电和低频信号传输,由此,实现了外接电源为有源光缆供电,操作方便,简单。第一连接器1和第二连接3均为图1所示的MCIO接口,两个连接器与光纤光缆2构成一条MCIO到MCIO的有源光缆。
在本公开实施例中,如图2所示,为有源光缆中的光发射端一侧,其背面位光接收端,如图5所示。而光发射端一侧包含光纤反射镜31,用于将PCB板上激光器垂直发出的光反射至水平,再通过光纤阵列转接头32输入到光纤光缆2中,即PCB板两侧面均固定设置光纤反射镜31,光纤反射镜31采用高精度多通道透镜,两侧的光纤反射镜31分别罩盖在对应的光纤阵列转接头32上。其中,普通芯片组33包括无源器件电容电阻等,以及电源芯片等。光电芯片位于光纤反射镜31下方,当发出的光经过光纤光缆2后传输到另一端光接收端处,同样通过光纤反射镜31和光纤阵列转接头32后,进而传输到光电探测器11中。光接收端也有所需的普通芯片组33,且该普通芯片组33包括无源器件电容电阻,以及电源芯片等。需要说明是,第一连接器1和第二连接器3两端设置的部件是完全相同的,以此实现双向传输光电数据。
在本公开实施例中,如图3-4所示,传输光电数据包含两种方案,一种是通过金手指34接收到的差分电压信号直接驱动光器阵列35,产生光脉冲信号,然后按照PCIE5.0标准,金手指34接收到的差分电压信号幅值最大可达1300mV,足以驱动光器阵列35产生光脉冲信号。但该方案下,需要为光器阵列35提供一组恒流源,通常为一个通道2~20mA,而恒流源芯片优选常见的多通道LED驱动芯片,主要位于普通芯片组33中。另一种是采用低功耗的线性驱动芯片36来驱动激光器阵列35,以使激光器阵列35产生光脉冲信号,并通过光纤光缆2发送到光接收端中。一般线性驱动芯片36优选无CDR等非线性处理功能的芯片,以此来降低系统功耗和传输延时。相较于第一方案,第二方案传输距离更远。
需要说明的是,本申请实施例可根据不同的使用场景来选择不同的光发射方案,本申请对此不做任何限定。
在本公开实施例中,如图6所示,当光接收端接收到光发射端发送到信号后,利用光接收端中的光电探测器11将接收到的光脉冲信号转换为电流信号,再经过TIA芯片12将电流信号转换为系统可识别的电压信号。通常TIA芯片12可以产生300~700mV的差分电压信号,而PCIE5.0标准规定的最小可识别的差分电压眼高为17.5mV,TIA输出的电压信号可满足PCIE5.0标准。若需要传输更远的距离,可以选择包含放大功能的TIA芯片12,本申请对此不做任何限定。
在本公开实施例中,该有源光缆包括第一连接器1、光纤光缆2和第二连接器3,第一连接器1和第二连接器3均设置有光收发器4,光收发器4一端设置有电源接口,电源接口通过电缆5与电连接器6连接,光收发器4包括PCB板和安装于PCB板上的光纤反射镜31、光纤阵列转接头32、线性驱动芯片36、激光器阵列35、光电探测器11、TIA芯片12、普通芯片组33和金手指34,由于第一连接器1和第二连接器3通过光纤光缆2连接,当光收发器4用于响应于当前所处的光传输阶段,基于光收发器中的光纤反射镜31、光纤阵列转接头32、线性驱动芯片36、激光器阵列35、光电探测器11、TIA芯片12、普通芯片组33和金手指34构建目标传输通路,以使目标传输通路用于传输光电数据。本申请通过在不同的光传输阶段构建对应的目标传输通路,以此利用目标传输通路传输光电数据,从而提高有源光缆的传输距离和数据速率,且该有源光缆结构更加简单,稳定性更好,使用更加方便,降低有源光缆自身功耗和成本。
在一实施例中,光收发器4一面为光发射端,另一面为光接收端。
在本实施例中,MCIO有源光缆的第一连接器1通过光纤光缆2连接到另一端第二连接器3。其中,第一连接器1与第二连接器3均设置有光收发器4,且该光收发器设置完全相同,其一面为发射端,另一面为接收端,以实现光电数据的传输和相关交互。第一连接器1的发射端通过光纤光缆2传输到第二连接器3的接收端,并且第一连接器1的接收端通过光纤光缆2接收第二连接器3传过来的光信号,可见当前的有源光缆是一条双向传输光缆,进而减少成本,降低有源光缆自身的损耗。
在一实施例中,线性驱动芯片36、激光器阵列35、光电探测器11和TIA芯片12均为裸芯片,且通过金丝键合的方式与PCB板连接。
在本实施例中,线性驱动芯片36、激光器阵列35、光电探测器11和TIA芯片12均为裸芯片,即为未封装的芯片,高速器件通常裸芯片封装,其焊盘位于芯片顶部,通过金丝键合连接,通过采用金丝键合的方式将线性驱动芯片36、激光器阵列35、光电探测器11、TIA芯片12分别与PCB板连接。并且该芯片尺寸较小,可放置在光纤反射镜31的下面,防止端面污染,保护金丝不受损坏。
在一实施例中,普通芯片组33包括控制芯片和电源管理芯片,用于控制线性驱动芯片36和TIA芯片12以及管理电源。
在本实施例中,普通芯片组33包括控制芯片和电源管理芯片,普通芯片组33不仅用于控制线性驱动芯片36和TIA芯片12,还用于管理电源,以便合理满足有源光缆的传输需求,实现光电数据的传输。
在一实施例中,光纤反射镜31和光纤阵列转接头32均为12通道。
在一实施例中,金手指34采用MCIO标准的38PIN、74PIN、124PIN或148PIN金手指。
在本实施例中,如图1所示,金手指34设置在PCB板的前端部,金手指34采用MCIO标准的38PIN、74PIN、124PIN或148PIN金手指,支持热插拔,方便拆卸和维护。PCB板的前端部的两侧面均分布有金手指34,该金手指34为MCIO接口,其包含12×2对差分信号,即12对光发射端和12对光接收端。光纤反射镜31和光纤阵列转接头32通常为12通道的,因此可以光发射端和光接收端各用一套光纤反射镜31和光纤阵列转接头32。若为38PIN的MCIO接口,即6对光发射端和6光对接收端,需至少采用一套光纤反射镜31和光纤阵列转接头32组合。若为124-PIN的MCIO接口,含20对光发射端和20对光接收端,需至少采用两套光纤反射镜31和光纤阵列转接头32组合。若为148-PIN的MCIO接口,含24对光发射端和24对光接收端,同样需至少采用两套光纤反射镜31和光纤阵列转接头32组合。
需要说明的是,本申请实施例可根据不同的使用场景来选择不同型号的金手指,本申请对此不做任何限定。
在一实施例中,电连接器6的线路包括但不限于四线。
在本实施例中,普通电缆5和电连接器6的线路包括但不限于四线,但至少包含电源线和地线,即至少为两线。其具体数量取决于光收发端所使用的芯片是否包含寄存器读写功能,常见的为IC2通信方式,是一种两线串行通讯总线,用于连接为控制器及其外围设备,即包含时钟线SCL和数据线SDA。若光收发端都采用无需寄存器读写的芯片,则这里只需要电源线和地线。线的规格根据系统功耗选择,38PIN的MCIO有源光缆,优选26~36AWG线径普通电缆,74PIN的MCIO有源光缆优选23~33AWG线径普通电缆,124PIN的MCIO有源光缆优选21~31AWG线径普通电缆,148PIN的MCIO有源光缆优选20~30AWG线径普通电缆。
需要说明的是,本申请实施例可根据不同的使用场景来选择不同线径的普通电缆,本申请对此不做任何限定。
在一实施例中,激光器阵列35与线性驱动芯片36以及光电探测器11与TIA芯片12分别通过打金线连接。
在本实施例中,激光器阵列35与线性驱动芯片36以及光电探测器11与TIA芯片12分别通过打金线连接,连接结构简单,成本低廉,装配方便,以便在高温高湿的环境下进行使用,可靠性好。
在一实施例中,激光器阵列35采用多模VCSEL或单模DFB激光器阵列,激光器阵列35用于实现电光信号转换。
在本实施例中,根据传输要求可选择多模VCSEL或单模DFB激光器阵列实现电光信号转换,即将微弱光信号转换为电信号,通过控制线性驱动芯片36的驱动电流和消光比补偿参数,保证使用温度范围内光功率和消光比的稳定输出、光眼图良好。
在一实施例中,有源光缆的单根光纤直径为0.125mm。
在本实施例中,基于现有的光纤光缆2通过COB工艺与第一连接器1、第二连接器3进行加工工艺固定,进而保证有源光缆的通信性能。该有源光缆方案外设电源接口,不影响现有传输接口标准,能与现有设备兼容。且将电传输转变为光传输后,传输距离远,可传输数十米,线径小,并且单根光纤直径为0.125mm,74PIN的MCIO只需要24根,所以该有源光缆弯折性能好,易于线束管理。并且该光电转换方案功耗低,单通道功耗低于100mW,不会显著增加系统功耗。
本实用新型主要解决有源光缆的传输距离和数据速率的问题,能同时满足多路光电数据信号的传输,同时实现电信号转光信号和光信号转电信号的功能,支持快速传输,并向下兼容,具有结构小巧、集成度高、可靠性高等特点,且满足有源光缆传输距离远,可传输数十米,且功耗低,弯折性能好,易于线束管理的目的。
为实现上述实施例,本公开还提出一种光电传输设备,图7为根据一示例性实施例示出的一种光电传输设备的框图。
如图7所示,光电传输设备700包括上述实施例所述的有源光缆。
本公开实施例的光电传输设备包括第一连接器、光纤光缆和第二连接器,第一连接器和第二连接器均设置有光收发器,光收发器一端设置有电源接口,电源接口通过电缆与电连接器连接,光收发器包括PCB板和安装于PCB板上的光纤反射镜、光纤阵列转接头、线性驱动芯片、激光器阵列、光电探测器、TIA芯片、普通芯片组和金手指,第一连接器和第二连接器通过光纤光缆连接,当光收发器用于响应于当前所处的光传输阶段,基于光收发器中的光纤反射镜、光纤阵列转接头、线性驱动芯片、激光器阵列、光电探测器、TIA芯片、普通芯片组和金手指构建目标传输通路,目标传输通路用于传输光电数据。通过在不同的光传输阶段构建对应的目标传输通路,以此利用目标传输通路传输光电数据,从而提高有源光缆的传输距离和数据速率,且该有源光缆结构更加简单,稳定性更好,使用更加方便,降低有源光缆自身功耗和成本。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种有源光缆,其特征在于,所述有源光缆包括第一连接器、光纤光缆和第二连接器,所述第一连接器和所述第二连接器均设置有光收发器,所述光收发器一端设置有电源接口,所述电源接口通过电缆与电连接器连接,所述光收发器包括PCB板和安装于PCB板上的光纤反射镜、光纤阵列转接头、线性驱动芯片、激光器阵列、光电探测器、TIA芯片、普通芯片组和金手指;
所述第一连接器和所述第二连接器通过所述光纤光缆连接;
所述光收发器用于响应于当前所处的光传输阶段,基于所述光收发器中的所述光纤反射镜、所述光纤阵列转接头、所述线性驱动芯片、所述激光器阵列、所述光电探测器、所述TIA芯片、所述普通芯片组和所述金手指构建目标传输通路,所述目标传输通路用于传输光电数据。
2.如权利要求1所述的有源光缆,其特征在于,所述光收发器一面为光发射端,另一面为光接收端。
3.如权利要求1所述的有源光缆,其特征在于,所述线性驱动芯片、所述激光器阵列、所述光电探测器和所述TIA芯片均为裸芯片,且通过金丝键合的方式与所述PCB板连接。
4.如权利要求1所述的有源光缆,其特征在于,所述普通芯片组包括控制芯片和电源管理芯片,用于控制所述线性驱动芯片和所述TIA芯片以及管理电源。
5.如权利要求1所述的有源光缆,其特征在于,所述电连接器的线路包括但不限于四线。
6.如权利要求1所述的有源光缆,其特征在于,所述金手指采用MCIO标准的38PIN、74PIN、124PIN或148PIN金手指。
7.如权利要求1所述的有源光缆,其特征在于,所述激光器阵列与所述线性驱动芯片以及所述光电探测器与所述TIA芯片分别通过打金线连接。
8.如权利要求1所述的有源光缆,其特征在于,所述激光器阵列采用多模VCSEL或单模DFB激光器阵列,所述激光器阵列用于实现电光信号转换。
9.如权利要求1至8中任一项所述的有源光缆,其特征在于,所述有源光缆的单根光纤直径为0.125mm。
10.一种光电传输设备,其特征在于,包括如权利要求1-9中任一项所述的有源光缆。
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