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近年来,以使用互联网的影像传送服务为代表的高速大容量通信系统的普及正在快速发展,为了实现这种大容量通信,对传送速度达到10Gb/s的超高速光收发模块的需求正日益增加。在10Gb/s光收发模块技术发展过程中,先后出现了Transponder、Xenpak、Xpak、X2以及XFP(10-Gigabit Small Form-Factor Pluggable Transceiver)等众多技术,其中XFP是一种数据透明的多速率光收发模块,可处理电信业务STM-64、OUT-2(G.709)和数据业务10GE(10-Gigabit Ethernet)、10GFC(10-Gigabit FiberChannel)。由于其应用与协议无关,且具有价格低、小型化、可热插拔等优点,被认为是最有前景的10Gb/s光模块技术。因此,研究和开发远距离传输的XFP光收发模块成为了10Gb/s光收发模块的发展趋势。在光模块市场强有力地推动下,XFP光收发模块的传输距离从最初的300m增加到了10km、40km和80km。本文首先详细介绍了XFP光收发模块的结构、原理以及各部分的功能和具体实现方法,然后根据高速率远程光收发模块的关键指标,提出了本研究的整体设计方案,包括模块的硬件电路设计、单片机监控程序、通信转换程序以及上位机数字诊断软件。在硬件电路设计中笔者采用电吸收外调制激光器和雪崩光电二极管作为光收发器件以减小激光器高速率调制的啁啾效应和提高接收灵敏度;为支持数字诊断功能,笔者采用单片机作为控制核心,结合D/A转换器、EEPROM等外围芯片配置模块的工作状态、参数,实时获取模块的各种监控信息。在软件设计中,笔者采用增量式PID控制算法对激光器的工作温度和雪崩光电二极管的温度补偿系数进行自动控制。本文为了方便上位机与光模块通信,笔者还单独开发了一套RS-232异步串行接口转I~2C总线的通信转换卡。最后为验证模块的性能,笔者还给出了光收发模块几个重要参数的测试方案以及测试环境,通过测试,本设计方案制作的10Gb/s 80km XFP光收发模块,其发射光功率、消光比、光调制幅度、眼图以及接收灵敏度等几项重要指标均达到了预期的设计目标。