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有源光缆知识概要

有源光缆知识概要

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【摘要】:
  在当今网络传输的形势下,一个更大、可靠、高效、快捷的数据传输环境需建立,这就要求整个行业加大技术投入,研制出更高效的传输产品。2007年,有源光缆(AOC)问世。作为新一代数据传输的替代方案,有源光缆可同时传输四路光纤信号,同时保留与传统电缆一样的电接口,使AOC技术可在1~100米传输距离内保持信号完整性。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,因而被大量制造,

  在当今网络传输的形势下,一个更大、可靠、高效、快捷的数据传输环境需建立,这就要求整个行业加大技术投入,研制出更高效的传输产品。2007年,有源光缆(AOC)问世。作为新一代数据传输的替代方案,有源光缆可同时传输四路光纤信号,同时保留与传统电缆一样的电接口,使AOC技术可在1~100米传输距离内保持信号完整性。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。目前,有源光缆使用范围进一步扩大,在高画质多媒体接口(HDMI)、第三代通用串行总线(USB 3.0)及Thunderbolt等消费电子领域也有应用。

  有源光缆的组成

  有源光缆由四个主要的零件组成,高密度电接头是其中一个部件。作为接头,其实现形式有很多种,比如QSFP+接头形式和HDMI接头形式,前者主要用于数据中心和服务器群,后者多用于消费电子类产品。另外一个有源光缆的组成零件为长度1~100米的多信道光纤扁平电缆,单多模光纤通用。第三个部分则是全双工有源光缆光模块,进行光电转换。第四个部分则是MPO光纤连接器,这个光纤连接器需要固定在有源光缆外壳中,以保护里面的光纤。下图为一个完整的有源光缆传输系统。

有源光缆传输系统

  有源光缆接口采用的两种技术

  关于有源光缆的光电转换接口,可以由两种技术来实现。下面将会对这两种方案做一个详细描述。

  第一种是利用硅光学技术,也叫互补式金属氧化物半导体(CMOS)制程技术,光信号可以通过电流进行转换传输。其透过边发射型激光(Edge Emitting Laser,EEL)电流转换成光源发射传送信号,须使用一个校正过的光学透镜将1310纳米(nm)波长的光聚合在组件附近传送。而EEL是由晶圆材料构成,可经由空气和晶圆材料两者之间高折射率的差异,将信号并行传输到组件层和出口侧。

  第二种技术是垂直共振腔面发射型激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)。该技术利用激光数组将外层电子引入一个很薄的区域来仿真量子隧道响应,耦合光缆来传输信号,所产生的电流将被引入到高反射率的反射镜及分布式布拉格反射镜;布拉格反射镜能将信号固定在介质中垂直振荡在一个垂直于表面的方向,使光只经由包裹的圆形光束输出开口逸出至表面,形成在光纤壁较低的频率反射。

  垂直共振腔面发射型激光(VCSEL)由于具有低成本、低功耗和高性能的优点,现在已成为首选方案。其低位准电流特性有利实现高密度的激光列阵,再加上光是以垂直方向出射的,小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合很容易,而无需复杂昂贵的光束整形系统。

  有源光缆的优点

  与传统高速线缆相比,有源光缆的特别之处主要在于其传输介质。传统铜缆的传输介质是铜线,而有源光缆的传输介质是光纤,但是保留了电接口接头。这就使得有源光缆避免了传统电缆传输中的电磁干扰问题,并且保证了在不牺牲高速信号完整性的情况下,支持比其他媒介更长的传输距离。另外,有源光缆相比于传统铜缆,具有码率BER 10E-15的特性,因而不导电且不会过热,适用于各种有线网络到达终端机房时的传输接口,保证数据传输安全。

  目前,由于有源光缆蕴含着巨大的商机,越来越多的厂商纷纷踏足这一领域。未来,随着带宽需求越来越大(例如4K视频传输、虚拟现实等),基于光缆的更高带宽的产品势必会得到更多、更广泛的应用。可以预言,有源光缆的市场将会非常广阔。

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