面向光学共封装（CPO）的外部光源

  ICC讯（编译：Aiur） NeoPhotonics(新飞通)官网的最新博客文章介绍了应用于共封装光学(Co-Packaged Optics，CPO)的外置光源。相比于可插拔光收发器，CPO作为一种光收发器技术，其目标是增加端口密度和光电接口速率，并且显著降低功耗。它是为未来应用而设计，例如基于太比特处理器的人工智能(AI)和机器学习(ML)以及数据中心51.2 Tb/s或更高的以太网交换机。作为结果，CPO收发器的研究合作已经在CPO合作加入发展论坛、OIF和COBO等行业标准机构内开展。

  以数中心51.2Tb/s以太网交换机为例，多个CPO收发器围绕热源的中央以太网交换机芯片，它们功耗高达数百瓦(目前最先进的25.6Tb/s交换机功耗为300多瓦，参考[4])。所有CPO收发器都必须靠近中央的交换芯片，以保持每通道112Gb/s的高RF信号保真度(Signal Fidelity)，未来四年将发展至224 Gb/s。但是，由于CPO收发器靠近热源的中央交换机芯片，因此通常使用硅光子IC (PIC)与交换机芯片连接，这是因为硅光PIC对宽泛的工作温度变化不敏感。在其他方面，基于InP材料的激光光源对工作温度极其敏感，如果太靠近热源的中央交换机芯片，将导致其自身可靠性的下降。带有内置DFB激光器的CPO模块就会面临这类工况，在这种情况下，必须搭配辅助的激光器来支持主激光器。

图.1 16块CPO收发器围绕中央交换机芯片 [2]

  图2中的可插拔模块(例如DD-QSFP)可以包含多个O波段波长的半导体激光器。将CW光源(包括微控制器、TEC，DC-DC转换器)提供给对温度不敏感的硅基PIC的另一种方法，是将激光器放置在交换机的外部，如图2所示，因此将其命名为外部光源(ELS)。使用可插拔ELS模块的概念很有趣，因为不仅解决了人眼安全问题，而且还可以在出现故障时进行现场更换。假设所有其他 CPO组件和以太网交换机都是高度可靠的，那么当使用可插拔ELS模块时，整个以太网交换机就可以更加可靠且适合实际使用。

图2 可插拔模块中的外部光源。以太网交换机在内部安置CPO收发器(激光器除外)

  行业趋势是让每个激光器的输出功率为18~23 dBm，以便CPO收发器中的4至8个硅调制器共享。可以将用于激光功率共享的1：N(N = 4或8)滤波片集成在硅光子PIC上。连接ELS 和CPO收发器的光纤应该是保偏光纤，这需要在盲插(blind-mated)连接器的结点进行仔细的机械设计。此外，在交换机内，可能需要包含单个N+1:N或多个1:2光保护开关，以提高整体系统可靠性。总体而言，标准组织仍然需要制定许多关于ELS的详细光学、电气、热学和机械参数。

  相关报道

  [1] http://www.copackagedoptics.com

  [2] https://www.lightwaveonline.com/optical-tech/components/article/14199184/oif-launches-32t-copackaged-module-project; OIF Implementation Agreement of a 3.2Tb/s Co-Packaged Optical (CPO) Transceiver (draft).

  [3] https://www.onboardoptics.org/presentations

  [4] https://www.servethehome.com/xsight-labs-x1-25-6t-switch-chip-for-the-800gbps-era/

  [5] https://www.slideshare.net/LeahWilkinson3/designcon-2019-112gbps-electrical-interfaces-an-oif-update-on-cei112hg

  [6] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2015.00037/full

  [7] https://www.researchgate.net/publication/339758040

  [8] http://www.copackagedoptics.com/wp-content/uploads/2020/01/ELS-Guidance-Doc-v1.0-FINAL.pdf

  作者：Winston Way