硅光子學引領100G網(wǎng)絡潮流 步履艱辛

        【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】當淘汰掉純手工組裝內含數(shù)百個光學組成的可靠組件，轉向硅光子技術之際，業(yè)界將進入一個美好新世界；另一方面，交換網(wǎng)絡從10G提升至100G，甚至最終達到1TB時，也將面臨嚴峻的硅光子技術挑戰(zhàn)。有些光學功能易于用硅晶實現(xiàn)，有些則否。事實上，必須將整個光學引擎整合在硅晶平臺上。

        光學引擎可處理多個高速電通道、將其轉換為光信號、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──從近到下一個機架遠至橫跨整個數(shù)據(jù)中心另一端的距離。在接收端，光學引擎將接收到的光流分離為不同信道、再轉換回電信道。在數(shù)據(jù)中心，光學引擎用于連接叢集交換機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；光學引擎還用于連接服務器和交換機的有源光纜。此外，光學引擎很快地還將內嵌于入中夾板(mid-board)以降低板對板應用的功耗以及增加密度。

        但是，要在本來用于實現(xiàn)電氣功能設計的CMOS平臺上整合光學功能會遇到許多挑戰(zhàn)。來看看各關鍵的光電功能及將其完全整合在一個CMOS平臺所面臨的挑戰(zhàn)。

激光器

        激光器為光學引擎提供光源，但一些數(shù)據(jù)中心用激光器售價不菲。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現(xiàn)單芯片整合的光學組件，但激光器和數(shù)組覆晶芯片焊接技術的最新發(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、隔離器和光束準直器。Kotura的激光器設計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)絡的真正價值在于能將多個波長的光組合成同一條實體信道的能力。對100G互連來說，使用這種稱為波分復用(WDM)的平行性，把4個波長的光組合在一條光纖上。當然，四條平行光纖信道也能運作，但這增加了網(wǎng)絡成本、也浪費了光纖帶寬。波分復用使得使用同一數(shù)據(jù)中心架構進行擴展成為可能，以便在未來支持更多通道。

        因為波分復用既需要特定波長激光器又需多復用，所以用硅光子學來實現(xiàn)并非易事。盡管如此，業(yè)界仍不希望使用電信網(wǎng)絡中常用的昂貴特定波長激光器。一個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反射鏡將通用激光器轉換成特定波長激光器。透過改變反射鏡的位置，Kotura將每個增益芯片變成一款獨特的特定波長激光器。