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近几年来,随着INTERNET的迅猛发展,人们对带宽的需求呈爆炸性增长,越来越多的网络设备如核心路由器、ATM设备、光交叉连接设备(OXC)以及密集波分复用(DWDM)设备等被配置在运营商的同一座通信大楼中.由于超高速数据连接(OC-192即10 Gbit/s及以上速率等级)的需要,这些设备之间一般都采用光互联,并且连接的距离较短(通常几百米以内).这种情况下,甚短距离(Very Short Reach,简称VSR)光传输接口技术用于系统设备之间的高速光互联具有较高的性价比.为实现不同厂商之间VSR光模块的互联互通,光互联论坛OIF制定了一系列应用协议.其中在OC-192速率等级(10Gbit/s)上,OIF共制定5种VSR光传输接口应用协议:OIF-VSR4-01.0,OIF-VSR4-02.0,OIF-VSR4-03.0,OIF-VSR4-04.0,OIF-VSR4-05.0.OIF-VSR4-01接口是本文的研究对象,它由转换集成电路、850nm 12通道垂直腔面发射激光器(VCSEL)并行光发射模块、850nm 12通道并行光接收模块组成.本论文的主要工作包括:1、研究转换集成电路关键技术.该转换集成电路完成16×622.08Mbit/s到12×1.244Gb/s电接口的相互转换.其发送和接收方向数字VLSI电路功能用FPGA完成功能验证,采用标准CMOS工艺实现关键模拟电路"时钟恢复电路",为转换集成电路单片集成打下了基础.2、对转换集成电路发送和接收方向数字VLSI电路中的模块进行了结构、功能及性能优化.3、在时钟恢复电路设计中,采用一种改进的压控振荡器单元电路结构,使其在调谐范围内输出幅度保持恒定,以降低时钟恢复电路时间的抖动.4、高速率12通道850nm垂直腔面发射激光器阵列驱动电路和并行光发射模块研制;高速率12通道850nm并行光接收模块中的前置和限幅放大电路研制.5、研制完成一套OIF-VSR4-01接口模块,建立了10Gbit/s点到点传输实验系统.芯片设计全部采用TSMC 0.25μm标准CMOS工艺,测试结果达到预期目标.经系统测试,OIF-VSR4-01接口模块在多模光纤上传输距离大于300米,系统传输误码率<10<'-13>.本研究课题来源于国家高技术研究发展计划(863计划),属于信息技术领域、通信技术主题、光通信技术专题,课题编号2001AA122032.