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光电混合印制电路板(EOPCB)光互连波导研究

随着各种数据通信业务和电信业务需求的增长,我们需要增加核心路由器、WDM终端、ATM 交换机的吞吐量。大规模的网络设备通常由许多大的功能模块组成,在这些系统里面有很多板到板,板到背板之间的互连。因为光具有带宽高、密度高、没有电磁干扰(EMI)等优势,因此正逐步用于系统内互连代替电互连。随着硅大规模集成芯片(LSI)集成度的提高,大规模集成芯片之间比特率增加,传统印制电路板(PCB)也产生了电路类似的问题,例如线路长度的限制、衰减、波形失真以及串扰。芯片到芯片间的光互连技术是解决这些PCB 板上电互连瓶颈的一个非常有前途的方法。这个方法原理很简单。连接芯片的光通道作为PCB 的一个夹层嵌入PCB 之中。芯片上的电信号通过调制,变成微小激光束的光信号,光信号在波导之中传输,然后被光电探测器检测到,光信号再次转换为电信号。尽管目前来说光互连通信比起电通信要昂贵很多,但是随着微处理器速率的提高,只有光互连技术能够跟上微处理器更新的速度的  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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大规模并行处理系统光互连网络研究

信息化时代的今天,人们对数据传输、处理及存储系统高性能的追求杳无止境。微电子技术的迅猛发展使得单个芯片的功能和性能不断提高,电互连因其所固有的物理特性已经不能满足日益增长的芯片间互连带宽和密度的需求,成为制约各种高速信息系统(大规模并行处理系统、核心交换机等)性能进一步提升的关键因素。互连危机的凸现迫使人们不得不站在互连的角度去考虑高速信息系统的设计问题。基于点到点高速互连的大规模并行处理系统,其互连网络物理层设计的关键为物理连接的实现,网络交叉连接节点的设计以及网络交叉连接节点的相互连接关系。本文以大规模并行处理系统的光互连网络为研究对象,就其拓扑结构、网络交叉连接节点的扩展方法、光交叉连接节点的结构以及基于光电混合印制线路板的芯片网络进行了研究,并以可连接215个处理/存储节点的三级层次化混合互连网络为例,详细介绍了其芯间、板间以及柜间光互连的实现方法。针对大规模并行处理系统的拓扑结构,提出采用层次化扩展的方法获取静态特性更...  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

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基于光波导互连的EOPCB的研究

随着信息处理速度的爆炸性增长和光信息技术研究的推进,芯片间光互连将会是最有前景的研究,也是必然的技术趋势。这个方面研究的突破将会是信息处理与通信技术的里程碑,会将现有的电脑计算速度提高1000倍以上,在不久的未来,PCB板级芯片间互连将会是光引领的时代。本论文介绍了一种芯片间光互连的光电混合PCB板方案,这种方案利用45°端面光纤棒阵列将VCSEL阵列发出的光耦合进入嵌入PCB板内的矩形聚合物光波导阵列,然后通过45°端面光纤棒阵列耦合进入PIN光电探测阵列。本论文仿真和分析矩形光波导的缺陷容限,详细论述光波导的SU-8胶模具的制作工艺及其参数,利用台阶测试仪测试模具槽的深度和宽度。采用PDMS材料,以SU-8胶模具作为模板,利用刮刀法,经过模具分离的过程制作出70μm×70μm柔性的矩形光波导,利用截断法测试光波导传输损耗于632.8nm处为0.30dB/cm,通过CCD观察波导端面的近场光强分布,测得光波导单通道通过3.12...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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基于EOPCB光互连板的光耦合研究

随着对带宽需求的增大,电互连已经成为高速处理器与高速网络之间的一个瓶颈。因此,用光互连取代电互连,已经成为必然的发展趋势。针对这一趋势专业人士提出用高速光互连替代PCB中铜互连,实现芯片到芯片间的光互连。同时随着无源光网络,并行光器件以及甚短距离通信系统的发展,实现光从光源高效、低损耗的耦合到光纤,尤其是光纤阵列中变得尤为重要,特别是对在850nm光束范围内的甚短距离通信系统。为此本文对多层EOPCB板的高速光互连系统,尤其是光互连系统中的光耦合结构进行了深入的讨论和研究。本论文首先系统地描述了带波导层的PCB技术的产生、发展及现状,探讨并分析了EOPCB在光互连发展中所面临的困难,接着针对难点之一,即光互连层和光收发模块之间的耦合,本文分析并总结了国内外在解决EOPCB中波导光耦合这一挑战问题时所采用的解决方案,在根据二重积分原理先从理论上分析VCSEL光源到抛物线型GI-MMF的耦合效率后,考虑到本课题中所采用的光互连系统结...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

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基于EOPCB的MESH互连网络控制系统研究

随着高性能计算机及互连网络系统对高速互连需求的不断增长,传统的电互连技术已经不能满足高速数据传输的需要,光互连技术应运而生。在对现有的各种光互连系统进行研究和分析的基础上,提出了一种新的基于光波导的互连网络系统,该系统以光波导为高速数据信号的传输媒质底层,加上成熟而灵活性较强的电控制上层,实现了多个芯片间的互连数据传输。作者以一个2×2互连网络为例,对4芯片间互连控制系统进行了软硬件的设计。文中仔细的阐述了这种光互连系统平台的体系结构,包括底层的传输媒质和硬件支持平台的构造,高速电路板设计和实现,以及上层软件控制系统的设计和实现过程,并且在软硬件平台设计时预留出了各种可扩展接口,以方便后期将MESH互连网络向更大规模的设计扩展。最后在此系统平台之上对互连系统进行了仿真和测试,验证了互连系统的正确性和优越性,与此同时也提出了该系统未来的展望和下一步的计划。  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

《华中科技大学学报(自然科学版)》2007年S1期
华中科技大学学报(自然科学版)

基于EOPCB的芯片网络

就电光印制电路板(EOPCB)上的芯间光互连提出了一种网络化的连接方案.本方案力图减少芯片间连接线数,消除芯片的控制线及时钟线,通过介质访问技术实现芯片间的互连.该方案假设每个芯片只有一个光收...  (本文共4页) 阅读全文>>

华中科技大学
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基于EOPCB的聚合物波导研究

随着人们对高速数据传输要求的不断提高,传统的板间电互联遇到了瓶颈。由于其本身固有的种种弊端,已经不能够满足要求。然而采用光互连,这一切可以得到迎刃而解。由于光传输具有低衰减,大容量,高带宽,无串绕等优点,通过用光波导来代替铜线,在普通印制电路板上植入波导来连接高速芯片,能够解决电信号在高频传输的种种局限,EOPCB(电光混合印制线路板)也就成为了目前研究的热点。本论文围绕基于EOPCB的聚合物光波导展开研究工作,主要在光波导的设计模拟,波导与光纤耦合损耗计算,聚合物材料的选择和刮刀法制作工艺等方面进行了较为深入的基础性研究。在本文中,首先从电磁理论出发,利用波动光学理论分析平板波导的特性,对多模光纤连接损耗进行了理论分析。然后对基于EOPCB的直波导进行了设计,并在此基础上提出了本文所采用的一种新型的光波导制作方法-刮刀法,重点说明了其在制作基于EOPCB的光波导中的独特优点。对EOPCB的耦合接口方案进行了研究,针对直波导与多...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>