Технология фотонной интеграции и высокоскоростного оптического соединения

В настоящее время в области активных оптических устройств, высокоскоростной оптической связи (40G/100G), широкополосного доступа FTTH, беспроводной связи 3G и LTE, высокоскоростных оптических соединений, микросхем, применяемых в интеллектуальных волоконно-оптических сетях , технологии устройств и модулей конкурируют за место в центре внимания. Фотонная интеграция, высокоскоростная модуляция оптических сигналов и технология высокоскоростной корпусировки оптических устройств, являющиеся представителями платформенной технологии оптических устройств, также всё больше ценятся большинством производителей оптических систем.

 

 

Удовлетворение растущего спроса на полосу пропускания, а также дальнейшее снижение капитальных, эксплуатационных и эксплуатационных расходов, по-прежнему будут двумя основными движущими силами развития технологий оптической связи. Для удовлетворения меняющихся потребностей системы, разработка устройств активной оптической связи включает в себя множество технологий. Однако в последние годы особое внимание заслуживают технологии высокоскоростных устройств и модулей передачи данных 40G/100G, технологии оптоволоконного доступа следующего поколения, компоненты и модули ROF (радио по оптоволокну), технологии оптической интеграции, высокоскоростные оптоэлектронные компоненты и модули для межсоединений и т. д.

 

 

Оптические интегрированные устройства из-за своей низкой стоимости, малых размеров, простоты крупномасштабной сборки, высокой производительности, стабильной работы и других преимуществ, еще в 1970-х годах привлекли внимание и исследования во всем мире. В последующие три десятилетия, с быстрым развитием технологии производства оптических волноводов и различных технологий точной обработки, оптические интегрированные устройства заняли прочное место в бизнесе, в частности, некоторые оптические пассивные компоненты на основе планарной световой цепи (ПЛЦ), такие как планарный разветвитель световой цепи, массив волноводных решеток (AWG) и так далее, стали популярными продуктами в оптической связи на рынке. В области оптических активных устройств продукты активной интеграции все еще далеки от крупномасштабной коммерческой реализации, но с успешным развитием некоторых передовых технологий, таких как дисперсионная мостовая решетка, активные устройства на основе ПЛЦ недавно добились большого прогресса.

 

Направления развития технологий оптической интеграции можно разделить на две категории: монолитную и гибридную интеграцию. Монолитная интеграция подразумевает интеграцию всех компонентов на полупроводниковой или оптической кристаллической подложке в рамках одного производственного процесса, например, технологии PIC и OEIC; гибридная интеграция подразумевает изготовление отдельных компонентов на полупроводниковой или оптической кристаллической подложке с использованием различных производственных процессов.

 

Ранее процесс производства гибридных интегральных схем на основе кремния был довольно сложным, но в последнее время ряд научно-исследовательских институтов усовершенствовали традиционную технологию гибридной интеграции, основанную на методе переворота, и добились значительного прогресса. Среди них наиболее значимыми являются два достижения: во-первых, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре совместно с компанией Intel исследовал гибридное интегрированное устройство на уровне пластины; во-вторых, Гентский университет разработал чип и гибридное интегрированное устройство на уровне пластины.

 

В последние годы развитие технологии оптической интеграции быстро превратило ее в весьма перспективную платформенную технологию в оптической связи, которая, как ожидается, найдет широкое применение.

 

 

Технология высокоскоростного оптического соединения реализуется с помощью параллельного волоконно-оптического приемопередатчика и ленточного кабеля или волоконно-оптического кабеля. Параллельный оптический модуль основан на матрице VCSEL и матрице PIN, длина волны 850 нм, подходит для многомодового волокна 50/125 мкм и 62,5/125 мкм. Его электрический интерфейс использует стандартные разъемы MegArray в корпусе, оптический интерфейс использует стандартный ленточный кабель MTP/MPO. В настоящее время наиболее распространенный параллельный оптический приемопередающий модуль имеет 4 канала и 12 каналов. На текущем рынке наиболее распространенные высокоскоростные параллельные оптические модули включают в себя: 4 × 3,125 Гбит/с (12,5 Гбит/с) параллельный оптический модуль, такие приложения, как высокопроизводительные компьютерные системы, blade-серверы для соединения на короткие расстояния; 12 × 2,725 Гбит/с (32,7 Гбит/с) параллельный оптический модуль, используемый в высокопроизводительном коммутационном оборудовании, а также для соединения объединительной платы. Приложения параллельной оптической связи постепенно становятся более зрелыми.

 

В настоящее время рост таких приложений, как суперкомпьютеры, облачные вычисления, высокоскоростная передача данных на короткие расстояния, напрямую способствует быстрому развитию технологии высокоскоростной оптической связи, ее размер рынка и развитие технологий превзойдут воображение людей.