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随着以太网新兴业务的不断涌现,人们对带宽的需求变得越来越高,这使得数据中心服务器的升级成为了必要。在以往的日子里,千兆以太网和板上局域网等服务器相当于是免费使用的,但是如今的10G端口服务器不仅成本远高于过去的成本,而且在功耗和尺寸上也存在问题,制约了整个行业通信的发展。谷歌、Facebook和微软等都将大量的资金投入到所谓的“百万数据中心”的建设升级中,向着40G、100G甚至更高的速率发展。40G技术的核心在于光模块,4×10Gbit/sQSFP+并行光收发模块作为短距离高速互连传输的解决方案,可以提供更大的传输容量、更高的传输速率,并且具备更高的端口密度及更低的功耗和成本,于是备受设备商的青睐。本文旨在研究和设计出一款满足IEEE802.3ba和SFF-8436协议标准的QSFP+并行光收发模块,总合速率为41.25Gbit/s。全文分为四个部分：首先介绍了本课题的研究背景、40G QSFP+并行光收发模块的特点以及国内外的研究现状和动态,对QSFP+并行光收发模块的相关协议和标准进行了分析,重点分析了模块的物理模型、电气接口、光口标准和数字诊断监控功能。接着阐述了40G QSFP+并行光收发模块的总体设计方案,着重介绍和分析了光模块的组成、工作原理、光器件的设计以及总体设计目标。在光器件设计方面,不同于以往的光模块结构是芯片-器件-模块,而是省去了器件的封装,直接采用光电芯片阵列到模块的设计。详细介绍了设计的VCSEL激光器和PIN型光电二极管作为模块阵列芯片的优势及相应的工作原理。然后阐述了40G QSFP+并行光收发模块采用的高速电路设计和并行光路设计。高速电路设计中包括高速电路接口设计、补偿电路设计、发射电路设计、接收电路设计。并行光路设计中包括并行光路的实现方案以及相应耦合效率的分析。最后,本文通过实验对研究所得到的4OG QSFP+并行光收发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相关标准的规定,并对整个毕业设计做出了总结。