硅光子學(xué)引領(lǐng)100G網(wǎng)絡(luò)潮流 步履艱辛

        【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】當(dāng)淘汰掉純手工組裝內(nèi)含數(shù)百個(gè)光學(xué)組成的可靠組件，轉(zhuǎn)向硅光子技術(shù)之際，業(yè)界將進(jìn)入一個(gè)美好新世界；另一方面，交換網(wǎng)絡(luò)從10G提升至100G，甚至最終達(dá)到1TB時(shí)，也將面臨嚴(yán)峻的硅光子技術(shù)挑戰(zhàn)。有些光學(xué)功能易于用硅晶實(shí)現(xiàn)，有些則否。事實(shí)上，必須將整個(gè)光學(xué)引擎整合在硅晶平臺上。

        光學(xué)引擎可處理多個(gè)高速電通道、將其轉(zhuǎn)換為光信號、再將這些信道的信息組合在一起、并透過一條光纖將這些信息傳送到任何地點(diǎn)──從近到下一個(gè)機(jī)架遠(yuǎn)至橫跨整個(gè)數(shù)據(jù)中心另一端的距離。在接收端，光學(xué)引擎將接收到的光流分離為不同信道、再轉(zhuǎn)換回電信道。在數(shù)據(jù)中心，光學(xué)引擎用于連接叢集交換機(jī)和路由器的一種功耗最低、體積最小的可插入收發(fā)器技術(shù)；光學(xué)引擎還用于連接服務(wù)器和交換機(jī)的有源光纜。此外，光學(xué)引擎很快地還將內(nèi)嵌于入中夾板(mid-board)以降低板對板應(yīng)用的功耗以及增加密度。

        但是，要在本來用于實(shí)現(xiàn)電氣功能設(shè)計(jì)的CMOS平臺上整合光學(xué)功能會遇到許多挑戰(zhàn)。來看看各關(guān)鍵的光電功能及將其完全整合在一個(gè)CMOS平臺所面臨的挑戰(zhàn)。

激光器

        激光器為光學(xué)引擎提供光源，但一些數(shù)據(jù)中心用激光器售價(jià)不菲。Kotura公司已使用低成本低速激光器開發(fā)出芯片功能。激光器是一種尚未實(shí)現(xiàn)單芯片整合的光學(xué)組件，但激光器和數(shù)組覆晶芯片焊接技術(shù)的最新發(fā)展，已使其成為一種大量的低成本制程。芯片功能去除了激光器子組件傳統(tǒng)上所需的任何鏡頭、隔離器和光束準(zhǔn)直器。Kotura的激光器設(shè)計(jì)去掉了昂貴的密封包裝。在自動組裝平臺上，只需幾秒就可對激光器數(shù)組進(jìn)行整布并將其焊接到硅光子芯片上，而且還克服了將低成本光源整合在芯片中的棘手難題。

        光纖網(wǎng)絡(luò)的真正價(jià)值在于能將多個(gè)波長的光組合成同一條實(shí)體信道的能力。對100G互連來說，使用這種稱為波分復(fù)用(WDM)的平行性，把4個(gè)波長的光組合在一條光纖上。當(dāng)然，四條平行光纖信道也能運(yùn)作，但這增加了網(wǎng)絡(luò)成本、也浪費(fèi)了光纖帶寬。波分復(fù)用使得使用同一數(shù)據(jù)中心架構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展成為可能，以便在未來支持更多通道。

        因?yàn)椴ǚ謴?fù)用既需要特定波長激光器又需多復(fù)用，所以用硅光子學(xué)來實(shí)現(xiàn)并非易事。盡管如此，業(yè)界仍不希望使用電信網(wǎng)絡(luò)中常用的昂貴特定波長激光器。一個(gè)更好的方案是使用通用激光器，并透過在硅芯片上整合光開關(guān)反射鏡將通用激光器轉(zhuǎn)換成特定波長激光器。透過改變反射鏡的位置，Kotura將每個(gè)增益芯片變成一款獨(dú)特的特定波長激光器。