[发明专利]一种含串并转换功能的光收发器

摘要

本发明公开了一种含串并转换功能的光收发器，目的是提供一种能将低速并行电信号与高速串行光信号进行转换的器件。本发明由光发射模块和光接收模块构成，光发射模块由N级分时调制子模块、发射端脉冲型驱动器和第一光吸收器构成，每一级分时调制子模块均由第一光开关、光调制器和光合束器构成；光接收模块由通过光延迟线串联在光信号总线上的N级分时解调子模块、并行整形放大器阵列、接收端脉冲型驱动器和第二光吸收器构成，每一级分时解调子模块均由第二光开关和光探测器构成。本发明能在进行光电转换的同时在光路上实现串并转换，提高链路串行速率，提升处理器芯片接口带宽，降低信息传输过程中的功耗，提高通信链路的信号质量。

主权项

一种含串并转换功能的光收发器，实现N路主频为f的并行电信号与N倍频、信号周期为τ的串行光信号之间的直接转换，N为自然数，N、f、τ之间的关系为Nfτ＝1；其特征在于，所述光收发器包括光发射模块和光接收模块，光发射模块从光收发器的输入端接收并行输入电信号、连续光源、发射时钟，并在发射时钟的驱动下完成并行电信号到串行光信号的转换，输出串行光信号；光接收模块从光收发器的输入端接收串行光信号、接收时钟，并在接收时钟的驱动下完成串行光信号到并行电信号的转换，输出并行输出电信号；光发射模块和光接收模块相互独立，分别由两套频率为主频f的发射时钟和接收时钟独立协调同步；所述光发射模块由N级分时调制子模块、发射端脉冲型驱动器和第一光吸收器构成，N级分时调制子模块包括第一级分时调制子模块、第二级分时调制子模块、…、第N级分时调制子模块，每一级分时调制子模块的结构和功能相同；光发射模块的输入端连接输入电信号、连续光源、发射时钟，输出端输出光信号；发射端脉冲型驱动器从输入端接收发射时钟，在发射时钟的驱动下，向N级分时调制子模块并行输出N路发射端电压型驱动脉冲，同时驱动N级分时调制子模块；N级分时调制子模块从输入端并行接收N路并行输入电信号，从发射端脉冲型驱动器并行接收N路发射端电压型驱动脉冲；N级分时调制子模块的第一级分时调制子模块在光源总线上的输入端接连续光源，光信号总线上的输入端置空；N级分时调制子模块的相邻分时调制子模块之间在光源总线用一段光延迟线连接，该段光延迟线从上一级分时调制子模块接收光载波，产生时长为τ的延迟，将延迟后的光载波传输给下一级分时调制子模块；相邻分时调制子模块之间在光信号总线上也有一段相同的光延迟线，该段光延迟线从上一级分时调制子模块接收光载波，产生时长为τ的延迟，将延迟后的光载波传输给下一级分时调制子模块；第N级分时调制子模块在光源总线上的输出端接入第一光吸收器，第N级分时调制子模块在光信号总线上的输出端输出N倍频的串行光信号；所述N级分时调制子模块中每一级分时调制子模块均由第一光开关、光调制器和光合束器构成，每一级分时调制子模块的输入端连接输入电信号、光信号总线输入、光源总线输入、发射端脉冲型驱动器，每一级分时调制子模块的输出端连接光信号总线输出、光源总线输出；第一光开关串联在光源总线上；第一光开关从发射端脉冲型驱动器接收发射端电压型驱动脉冲，从光源总线输入接收光载波脉冲；当发射端电压型驱动脉冲处于低电平时，第一光开关将从光源总线输入接收的光载波直接从光源总线输出端输出，经光延迟线输入下一级分时调制子模块的第一光开关；当发射端电压型驱动脉冲处于高电平时，第一光开关将从光源总线输入接收的光载波脉冲下载到光调制器；光调制器从输入端接收输入电信号，从第一光开关接收光载波脉冲，将接收到的输入电信号直接调制到光载波脉冲上，向光合束器输出调制后的脉冲光信号；光合束器从输入端接收光信号总线输入光载波，从光调制器接收本级分时调制子模块调制产生的脉冲光信号，将脉冲光信号与光信号总线输入光载波合束后的光载波，通过光信号总线输出送给下一级分时调制子模块的光合束器；所述光接收模块由通过光延迟线串联在光信号总线上的N级分时解调子模块、并行整形放大器阵列、接收端脉冲型驱动器和第二光吸收器构成，N级分时解调子模块包括第一级分时解调子模块、第二级分时解调子模块、…、第N级分时解调子模块，每一级分时解调子模块的结构和功能相同；光接收模块的输入端连接光信号、接收时钟，输出端输出N路并行电信号；接收端脉冲型驱动器从光接收模块的输入端输入接收时钟，在接收时钟的驱动下向N级分时解调子模块并行输出N路接收端电压型驱动脉冲，同时驱动N级分时解调子模块；N级分时解调子模块的第一级分时解调子模块在光信号总线上的输入端从光接收模块的输入端接收N倍频的串行光信号；N级分时解调子模块中相邻分时解调子模块之间有一段光延迟线，产生时长为τ的延迟，将连续串行光信号同时分割成N个脉宽为τ的信号脉冲；第N级分时调制子模块在光信号总线上的输出端接入第二光吸收器；N级分时解调子模块同时从接收端脉冲型驱动器接收N路接收端电压型驱动脉冲；当接收端电压型驱动脉冲处于低电平时，N级分时解调子模块同时从光信号总线输入上接收N倍频、信号周期为τ的串行光信号，作为N级分时解调子模块光信号总线输入；当接收端电压型驱动脉冲处于高电平时，N级分时解调子模块将从光信号总线输入的串行光信号同时分割成N个脉宽为τ的信号脉冲，并转换为N路并行的电流型信号脉冲送到并行整形放大器阵列；并行整形放大器阵列从光接收模块的输入端输入接收时钟，从N级分时解调子模块接收N路电流型信号脉冲，在接收时钟的驱动下将N级分时解调子模块送来的N路电流型信号脉冲整形放大为N路并行的频率为f的标准差分输出电信号输出。