一种usb接口有源光缆及其制作装置和制作方法、测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有源光缆的技术领域，具体为一种USB接口有源光缆，本发明还提供了该有源光缆的制作装置、制作方法和测试方法。
【背景技术】
[0002]随着各类信息业务的不断增长，例如视频点播、高清电影下载等，对数据中心及超级计算机的要求提出了前所未有的挑战。提高网络带宽和速率主要集中在两个方面，一是传输介质，要求这个传输介质能够达到高带宽高速率；另一个是服务器、存储器等设备间的互联，要求互联技术尽可能减少对数据传输的瓶颈效应。光纤的出现很好地解决了传输介质的问题。设备互联领域，目前绝大多数的设备仍采用传统的同轴电缆实现数据连接。铜轴电缆互连方式是一种非常笨重的连接器和电缆，同时还面临EMI电磁干扰问题、重量管理等问题。
[0003]USB接口有源光缆是在不改变传统设备电接口的情况下，使用光缆链接各个高速设备，用户只需将传统的电缆更换成有源光缆，即可实现5Gbps、1Gbps甚至40Gbps以上的传输速率。能够轻松解决服务器之间的互联速度问题，而且消除了笨重的互联方式。同时由于光纤具有质量更轻，弯曲特性更好，误码率(BER)优于铜电缆的优点，因而USB接口有源光缆被大量制造，并率先应用于数据中心和服务器群，传输以太网络和InfiniBand信号。
[0004]USB接口有源光缆的需求量与日倶增，但其加工精度与数量存在严重矛盾，随着大数据云计算的到来，USB接口有源光缆大规模加工问题将是大数据云计算系统产能的瓶颈。基于此，我们通过对光通信行业多年的研究，结合光信息与机械加工技术，发明研究出该制作装置及方法。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提供了一种USB接口有源光缆，使得制备出来的USB接口有源光缆每秒可单向传输大于40G，双向传输大于80G，传输距离可达到100米；配合终端CPE设置可向下兼容USB 2.0、USB 1.UUSB 1.0 ;无需外部电源支持的C接口，性能稳定，支持热插拔、免驱动。
[0006]—种USB接口有源光缆，其技术方案是这样的:
[0007]其包括光缆本体和光电转换接头，所述光缆本体包括至少四根光纤，在光缆本体的两端各有一个所述光电转换接头，每个所述光电转换接头内包括USB集线器、电路板基板，所述电路板基板上布置有光电转换电路、USB模式转换电路，所述USB集线器包括两个下联端口，其中一个下联端口用于直接连接USB的引脚、另一个下联端口连接所述USB模式转换电路，其特征在于:所述光电转换电路具体包括光发射部分、光接收部分、控制管理部分;
[0008]所述光发射部分包括发送器模块、驱动电路、控制电路，发送器模块包括垂直腔面发射VSCEL激光器、激光驱动器、监视二极管；所述驱动电路包括缓冲部分、功率补偿和温度补偿部分；所述控制电路包括信号调制部分、静态工作点调节部分和自动功率控制部分;
[0009]所述光接收部分包括接收器件、前放组件、主放组件，并具有无光告警功能；所述接收器件是由不小于四个的PIN阵列的激光信号探测器构成，所述前放组件包括跨组放大器(TIA)、电压放大器、电荷放大器，所述主放组件包括线性功放、谐振功放、宽带功放电路功率放大器，所述接收器件的灵敏度小于等于整个链路的输出灵敏度；
[0010]所述控制管理部分，用于对光收发器的工作参数和状态进行实时的监视和控制，包括新型数字诊断、存储器、报警装置；
[0011]所述光缆本体包括至少四通道的光纤阵列，光纤阵列的两端分别通过支撑槽、夹持管精密耦合连接所述光电转换部分。
[0012]其进一步特征在于:所述发送器模块具体由激光器阵列组合而成，所述激光器阵列端面嵌有一定曲率半径的凸透镜，使出射激光成为平行光，所述光纤阵列的耦合端面和对应的凸透镜之间设置有微凹透镜，使所述平行光汇聚于对应的光纤阵列的对应耦合端面，所述光纤阵列的耦合端面为斜平面，所述耦合端面与所述激光器的出光中心线之间夹角为40°?50°，所述光纤阵列的耦合端面设置有全反射膜，所述光纤阵列的耦合端面的中心和所述透镜的中心位于所述激光器的出光中心线上。
[0013]—种USB接口有源光缆的制作装置，其特征在于:包括
[0014]一装夹平台，所述装夹平台上设置一长方形的结构形体，所述长方形凹槽的结构形体与USB接口有源光缆的电路板基板的形状相匹配；
[0015]—位于结构形体正上方的定位平台，所述定位平台包括二维调节平衡轴，所述二位调节平衡轴用于垂直装夹平台、用于精确定位电路板基板与光缆本体的两末端的相对位置，以便进行耦合；
[0016]以及一锯齿形对齐平台，所述锯齿形对齐平台位于所述结构形体的一侧，所述锯齿形对齐平台用于卡住电路板基板，提高电路板基板装载稳定性。
[0017]其进一步特征在于:其还包括耦合装置，所述耦合装置具体包括
[0018]一电路板装载平台，用于放置及夹紧电路板基板及器件，
[0019]—俯视(XD光放大器和一正视(XD光放大器，
[0020]一显示器，所述显示器与俯视CXD光放大器和正视CXD光放大器相连接，所述显示器用于显示调节过程中的对准画面，
[0021]一设置于CXD光放大器一侧的对光组件，所述对光组件包括一光开关，以及一与光开关连接的光功率计，该光功率计用于测量调节过程中的光功率计读数；
[0022]所述电路板装载平台包括:
[0023]—底座，所述底座包括上层定位台、下层定位台，所述上层定位台包括一放置电路板的底座槽、一位于底座槽中部的上层夹紧机构和一位于上层夹紧机构两侧的两个圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述下层定位台固定连接，所述下层定位台由与所述圆形凹槽相衔接的台体与中心支架构成；
[0024]—压板，所述压板盖住所述底座，所述压板包括上层板体和下层板体；所述上层板体采用一整块硬度大、重量轻的板材，且中部设置下层夹紧机构，所述下层夹紧机构与所述上层夹紧机对应配套安装，所述下层板体采用柔软、可塑性大的板材。
[0025]—种USB接口有源光缆的制作方法，其技术方案是这样的:将耦合后的USB接口有源光缆进行传输数据测试后，测试合格后的产品再进行封装，其特征在于:
[0026]其通过如下步骤进行耦合:
[0027]a、对电路板上VSCEL激光器的输入端调校；调节与俯视CXD光放大器连接的三维调节架，使显示器上可以清晰显示微透镜整列与VCSEL激光器阵列输入端端面，调节六维调节架，使得电路板与VCSEL激光器端面达到两边平行以及侧面平行的位置；
[0028]b、光纤阵列端调校；与正视CXD光放大器连接的三维调节架，使显示器上可以清晰显示光纤阵列端面与VCSEL激光器输出端端面，调节输出端六维调节架，使得光纤阵列端面与VCSEL激光器输出端端面达到两边平行以及侧面平行的位置；
[0029]上述步骤a和步骤b将微透镜整列与VCSEL激光器一一对准，再将VCSEL激光器输出端与光纤阵列的各光纤端面对准；
[0030]C、平衡调节；将俯视CXD光放大器移至微透镜整列端面与光纤阵列端输出端面处，并结合光功率计的读数进行调节；
[0031]将正视CCD光放大器移至微透镜整列端面与光纤阵列端输出端面处，同样结合光功率计的读数进行调节；
[0032]直至当USB接口有源光缆的输出端对应的光纤读数都小于规定的标准值时，点UV胶水同时进行固化。
[0033]其进一步特征在于:
[0034]在USB接口有源光缆耦合步骤之前还包括光纤阵列加工步骤，其具体步骤如下:
[0035]步骤一，采用带纤加V型槽装置将至少4芯的带纤进行加V型槽板；
[0036]步骤二，将步骤一中的连接有V型槽板的至少4芯的带纤利用带纤固化及激光切割装置进行固化、角度切割与端面镀膜；
[0037]固化阶段中，将至少4芯的带纤通过粘结剂热固于夹层基板上，保证夹层基板总平整度为2um?15um，翘曲度为20um?50um，且至少4芯的带纤与所述基板之间的粘接胶厚度小于Ium ;固化之后，进行角度激光切割；
[0038]所述步骤二中的激光切割过程采用特制45°夹具对光纤阵列角度进行固定，固定带纤的数量为10?15个，激光起刀线切入角为90° ±0.3°能保证切口质量做好，每次切割带纤之切割线长度与所述固定带纤的数量相匹配，激光功率为1W?12W，脉冲宽度为4us ?5us，气压为 0.5Mpa ?1.0Mpa ；
[0039]所述光纤阵列的耦合端端面设置有反射率接近于I的全反射膜，所述全反射膜采用电镀方式，将激光反射至光纤内的纤芯中；使在耦合时，只需在两个方向上寻找光源，降低了親合难度。
[0040]一种USB接口有源光缆进行传输数据的测试装置，其特征在于:其包括
[0041]—样品架，用于放置耦合完毕的USB接口有源光缆；
[0042]— ASE宽带光源和一与ASE宽带光源相连接的误码测试仪，该误码仪与USB接口有源光缆两端相连。
[0043]—种USB接口有源光缆的测试方法，其特征在于:包括以下步骤:
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