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光纤接入在接入网的发展中占有非常重要的地位，各种无源光网络的接入系统已经成为发展光纤到户的关键技术，为了解决这个最后一公里的瓶颈，IEEE提出了传输速率达到10Gbps的10G-EPON标准，这种兼容现行EPON标准的高速低成本接入技术，为光纤到户的发展打入了一针强心剂。本论文在此背景下，研究10G-EPON中的关键模块光收发器，它完成光电和电光的转换，是物理层不可或缺的重要模块。本论文研究的光收发器完全符合XFP-MSA协议标准，在论文中，首先分析了光收发器的工作原理，对光收发器的各个部分的功能和接口进行了详细的接收。然后在对比各芯片厂商的参考设计基础上，提出本课题的设计方案。本论文重点介绍了XFP光收发器的各部分硬件设计。对直接调制激光器的接口电路、BIAS-T电路、时钟和数据恢复电路、接收光功率检测电路、单片机控制电路进行了翔实的分析，提出了设计过程中的难点，给出了解决方案。本论文将信号完整性从始至终都贯穿于高速PCB设计过程中，在理论分析了传输线、反射、串扰、电源完整性的基础上，重点介绍了PCB设计中的传输线阻抗匹配设计、多层电路板的板层设计和电源层地层的分割，这些设计都是保障信号完整性不可或缺的步骤。本论文对XFP光收发器的控制部分软件设计同样进行了详细的介绍，对系统的各部分初始化和主程序循环，以及各个功能子程序都给出了思路分析和流程图介绍。进过测试，本论文设计的符合XFP协议标准的10Gbps光收发器在眼图、输出抖动、信号波形等方面均设计符合要求，实现了一款性能优良的高速光收发器。