Kompakt Optik Transceivers'teki Micro-optik Bileşenlerin Kullanımı Data Centers

Giriş: Modern Veri Merkezlerindeki Band geniş Challenge

Bulut hizmetlerinin üstel büyümesi, video, yapay zeka ve her iki yüksek bantlı ve uzay bütçeleri içinde çalışan optik transizasyon tasarımları, yüksek optik ve ayrık bileşenlere dayanan 20 zettabay'ı 2025 yılına kadar aşması bekleniyor.

Mikro optik bileşenler minyatür optik cihazlardır - milimetre veya mikrometrelerde bile tipik olarak ölçülmektedir - bu da kırılma ile ışık ayırmaktadır. Bunlar arasında anlamlılık vardır:0))Ikro-lenscollimating lensler, 03)

Transceivers için Micro-Optic Design'ın Temelleri

Neden Boyut Maddeleri: Dense Sistemlerinde Işık Coupling

Veri merkezi transceivers, mikro optiklerin birincil işlevi, aktif optoelektronik cihazlar (daha iyi ve dedektörleri) ve optik fiberler arasında etkin bir şekilde çift ışıklandırmaktır. kanal sayısı arttıkça - örneğin, 800 Gbps ve 1.6 Tbps modüldeki 4 kanaldan daha az.

Modern Modüllerdeki Anahtar Mikro-Optic Elements

Adaptasyon Tolerleri: The Precision Challenge

Herhangi bir mikro optik sistemin performansı kesin bir hizaya bağlıdır. Tipik tek mod fiber transceiver, 0,5 mikrometrenin yanlış olması, doğrudan bağlantı bütçesini ve daha yüksek miktar hata oranlarını azaltmasına izin veren 1 dB optik kaybına neden olabilir. Mikro-optik bileşenler genellikle mekanik duraklar, fiducial işaretler veya kendi merkezli lens sahipleri gibi inşa edilebilir. Pasif hizalama teknikleri, gelişmiş pick-ve-place otomasyon ile birlikte, üreticilerin yüksek performanslı izleme olmadan alt-mik doğruluk elde etmesine izin verir.

Geleneksel Bulk Optikleri Üzerindeki Avantajları

Mikro optiklerin yaygın olarak benimsenmesinden önce, veri merkezi transceivers genellikle daha büyük ayrı optik bileşenlere dayanıyordu - geleneksel lensler ve aynalar ücretsiz uzay montajlarında monte edildi. Bu büyük optik tasarımlar, maliyet ve yetim edilebilirlik artışının minimum modül boyutunu sınırlıyor.

1. Dramatik Uzay Tasarrufları

Mikro optik bileşenler, yüksek seviyeli bağlantı arayüzleri için idealdir, örneğin OSFP konektörü formatı, bir düzine bireysel lensin yerini alan bir dizi, sadece mikro optik entegrasyon yoluyla mümkün olan bir form faktörüne uygun olabilir.

2. Aşağı Güç Dissipation

Mikro optikler lazer ve fiber arasındaki mesafeyi azaltır ve daha verimli ışık koleksiyonuna izin verirler, bu da lazer sürücüsü akımının genellikle veri merkezinde binlerce modüle uğradığında, enerji tasarrufları önemli.

3. Geliştirilmiş Termal Stability

Cam veya yüksek sıcaklık plastiklerinden yapılan mikro-fazegenler, düşük ısı genişletme katlarını (CTE) ve substratın CTE'sini eşleştirebilecek yapıştırıcılarla bağlanabilir. Bu, optik hizalamanın veri merkezleri içinde deneyimlenen geniş sıcaklık aralığında istikrarlı kalmasını sağlar (tipik olarak 0°C'ye kadar).

4. Coherent ve PAM4 Signaling için erişilebilirlik

Veri oranları tırmanırken, modulation formatları sinyal bozukluğuna daha duyarlı hale gelir. Mikro-optikler, yüksek sipariş PAM4 sinyalleri ve koherent modulation şemalarını korumak için daha fazla mühendis bulunabilir.

Üretim Teknikleri ve Malzeme

Hassas Cam Sertifikasyonu ve Wafer-Level Optik

Yüksek hacimli mikro optik bileşenlerin üretimi, tam olarak makineli bir kalıp kullanarak lens şeklindedir (PGM)) ve iki çoklu mod ve tek mod uygulamaları için uygundur.PGM'de, cam boş malzemeler tam olarak standartlaştırılmış bir şekilde ısınabilir ve bir cam substratı kullanarak tekrarlanabilir.

Lazer Mikromachining ve Etching

Özel veya son derece karmaşık geometriler için, lazer mikrobnografi ile Femim saniye lazerler genellikle hassas kalıp maliyetinin haklı çıkaramadığı prototip veya uzmanlık modülleri için kullanılır.Bu doğrudan yazma yöntemleri eşsiz bir tasarım özgürlüğü sunar, ancak daha yavaş bir üretim hızı için.

Malzemeler Seçimi: Performans ve Maliyet

Otomatik Assembly ve Active Processing

Yüksek kaliteli mikro optik ile bile, montaj kritik bir adım olarak kalır. Modern transceiver üretim hatları kullanım kolaylığı:0) Finisar (şimdi II-VI) ve Lumentum'un parçası bu süreçleri sistem aracılığıyla genişletmiş ve alt-ron aralığındaki toleransları korumak için ayarlayan bileşen pozisyonlarına uygun hale getiriyor.

Mevcut ve Gelişen Transceiver Standartları

100G ve 400G Transceivers

100 Gbps'den 400 Gbps'ye geçiş, VCSEL veya EML50G PAM4) için kanıtlanmış bir zemindi, optik motorlar dört lazer ve dört fotodiodes, her biri dört ayrı fiber için kesin bir darbe gerektiriyordu.

800G ve 1.6T: İntegraya Eklenme

800 Gbps Ethernet ve 1.6 Tbps bağlantılarının gelişiyle, şerit sayısı 8 veya 16 şerite yükseldi. Transceiver form faktörleri kompakt kalır (QSFP-DDD ve OSFP 800G için, gelecekte OSFP-XD for 1.6T), yani mikro optik yoğunluk çiftliği tamamen entegre eden optik şeritler, V-grooves gibi, fiber konumları korumak için doğrudan entegre eden optik diskler için desteklenmektedir.

Data Center Interconnect and Long-Haul Links

Mikro-optikler, ara-data merkezi bağlantıları ile sınırlı değildir. Eş zamanlı transceiversler, veri merkezinde bir mikro-optik cihazda kullanılan, aynı zamanda ROG ZR ve 800G ZR+ gibi), mikro optik izleme sistemleri, kutuplaşma yönetimi ve OSNR izlemesini sağlar.

Termal ve Güvenilirlik Tahminleri

Veri merkezi transceivers, sürekli kullanımda yıllar boyunca güvenilir bir şekilde çalışmalıdır, genellikle yüksek sıcaklıklarda. Mikro-optik bileşenler, reraktif indekslerdeki farklı genişleme ve değişiklikler nedeniyle sıcaklık değişikliklerine duyarlı olabilir. Tasarımcılar bunu kullanarak bunu kullanarak eksiltme tasarımları ile azaltmalıdır).

Mikro optik modüllerin yeniden kullanılabilirliği testleri sıcaklık bisikleti (-40C'ye +85°C) içerir, mekanik şok, vibrasyon ve mp ısı maruziyeti.Intraksiyon teknolojisindeki gelişmeler, düşük-shrinkage epoxies ve hismetici limitleri gibi, 20 yıldan fazla bir süre boyunca medyan optik montaj süresini geliştirdi, Telcordia GR-468 gerekliliklerini karşılamak.

Future Trends: Nanofotonikler ve Wafer-Scale Entegrasyon

Mikro-Optics ile Silikon Fotoniklerine Yol

Silikon fotonikleri (SiPh) platformları hem aktif bileşenleri (modulatörler, fotodetektörler) hem de 127 μm veya 80 μm olarak küçük, bu perdeleri eşleşen ve etkili kenarlar arasında köprüye hizmet eden mikro-leticiler.

Meta-Optics ve Diffraktif Elements

[FONT:0]Meta-optikler [[Döneticiler] – araştırma aşamasında, meta-optikler ile desenlenmiş, daha sonra miniaturmadaki bir sonraki sınırı temsil edebilir. Metalenz gibi bir meta-optik lens, tüketici uygulamaları için geleneksel bir mikro-optik lensin işlevini yerine getirebilir ve veri merkezi transiversiteleri hala gelecekteki bir pazardır.

AI-Assisted Design and Manufacturing

Modern mikro optik sistemlerin karmaşıklığı - özellikle birden fazla dalga ve kutuplaşma modları dahil olduğunda - bu eğilim 800G için hacimler ve mikro-lens ve diffraktif elementlerin şeklini optimize etmeye yardımcı olacaktır. Üretimde, AI-güdümlü vizyon sistemleri her mikro-optik bileşeni inceler.Bu eğilim 800G için hacimler için hızlanacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Mikro optik bileşenler, veri merkezlerindeki kompakt optik transceivers için temel teknoloji haline geldi, bu küçük optik elementler transiver tasarıma dönüştürüldü. Mekanik trafik talepleri ile hız kazanmak için gerekli olan üretim teknikleri, mikro optik diziler sayesinde, yalnızca alt-mikron hassaslarını destekleyen, eş zamanlı bağlantılara geçişleri destekleyen, 1.6T bağlantılarını ve ötesindeki elemanların belirlenmesi.

Mikro optik tasarım ilkeleri hakkında daha fazla okuma için, form faktörü ve performans hedeflerini göz önünde bulundurun:0)Optica Yayıncılık Grubu) Kaynaklar. Endüstri yol haritaları [[Üye Olmayanlar için 802.3 Ethernet Çalışma Grubu[DÜye Olmayanlar İçindeki Kontrollü Çalışma Grubu[DÜye Olmayanlar İçindeki Görüntüler[DÜye Olmayanlar İçindeki Görüntüler)[DÜye Olmayanlar İçindeki Görüntüler[DÜye Olmayanlar İçindeki Görüntüler[DÜye Olmayanlar İçindekiler)