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        有源光纜知識概要

        有源光纜知識概要

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        【摘要】:
          在當今網絡傳輸的形勢下,一個更大、可靠、高效、快捷的數據傳輸環境需建立,這就要求整個行業加大技術投入,研制出更高效的傳輸產品。2007年,有源光纜(AOC)問世。作為新一代數據傳輸的替代方案,有源光纜可同時傳輸四路光纖信號,同時保留與傳統電纜一樣的電接口,使AOC技術可在1~100米傳輸距離內保持信號完整性。由于光纖具有質量更輕,彎曲特性更好,誤碼率(BER)優于銅電纜的優點,因而被大量制造,

          在當今網絡傳輸的形勢下,一個更大、可靠、高效、快捷的數據傳輸環境需建立,這就要求整個行業加大技術投入,研制出更高效的傳輸產品,2007年,有源光纜(AOC)問世。作為新一代數據傳輸的替代方案,有源光纜可同時傳輸四路光纖信號,同時保留與傳統電纜一樣的電接口,使AOC技術可在1~100米傳輸距離內保持信號完整性。由于光纖具有質量更輕,彎曲特性更好,誤碼率(BER)優于銅電纜的優點,因而被大量制造,并率先應用于數據中心和服務器群,傳輸以太網絡和InfiniBand信號。目前,有源光纜使用范圍進一步擴大,在高畫質多媒體接口(HDMI)、第三代通用串行總線(USB 3.0)及Thunderbolt等消費電子領域也有應用。

          有源光纜的組成

          有源光纜由四個主要的零件組成,高密度電接頭是其中一個部件。作為接頭,其實現形式有很多種,比如QSFP+接頭形式和HDMI接頭形式,前者主要用于數據中心和服務器群,后者多用于消費電子類產品。另外一個有源光纜的組成零件為長度1~100米的多信道光纖扁平電纜,單多模光纖通用。第三個部分則是全雙工有源光纜光模塊,進行光電轉換。第四個部分則是MPO光纖連接器,這個光纖連接器需要固定在有源光纜外殼中,以保護里面的光纖。下圖為一個完整的有源光纜傳輸系統。

        有源光纜傳輸系統

          有源光纜接口采用的兩種技術

          關于有源光纜的光電轉換接口,可以由兩種技術來實現。下面將會對這兩種方案做一個詳細描述。

          第一種是利用硅光學技術,也叫互補式金屬氧化物半導體(CMOS)制程技術,光信號可以通過電流進行轉換傳輸。其透過邊發射型激光(Edge Emitting Laser,EEL)電流轉換成光源發射傳送信號,須使用一個校正過的光學透鏡將1310納米(nm)波長的光聚合在組件附近傳送。而EEL是由晶圓材料構成,可經由空氣和晶圓材料兩者之間高折射率的差異,將信號并行傳輸到組件層和出口側。

          第二種技術是垂直共振腔面發射型激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)。該技術利用激光數組將外層電子引入一個很薄的區域來仿真量子隧道響應,耦合光纜來傳輸信號,所產生的電流將被引入到高反射率的反射鏡及分布式布拉格反射鏡;布拉格反射鏡能將信號固定在介質中垂直振蕩在一個垂直于表面的方向,使光只經由包裹的圓形光束輸出開口逸出至表面,形成在光纖壁較低的頻率反射。

          垂直共振腔面發射型激光(VCSEL)由于具有低成本、低功耗和高性能的優點,現在已成為首選方案。其低位準電流特性有利實現高密度的激光列陣,再加上光是以垂直方向出射的,小的發散角和圓形對稱的遠、近場分布使其與光纖的耦合很容易,而無需復雜昂貴的光束整形系統。

          有源光纜的優點

          與傳統高速線纜相比,有源光纜的特別之處主要在于其傳輸介質。傳統銅纜的傳輸介質是銅線,而有源光纜的傳輸介質是光纖,但是保留了電接口接頭。這就使得有源光纜避免了傳統電纜傳輸中的電磁干擾問題,并且保證了在不犧牲高速信號完整性的情況下,支持比其他媒介更長的傳輸距離。另外,有源光纜相比于傳統銅纜,具有碼率BER 10E-15的特性,因而不導電且不會過熱,適用于各種有線網絡到達終端機房時的傳輸接口,保證數據傳輸安全。

          目前,由于有源光纜蘊含著巨大的商機,越來越多的廠商紛紛踏足這一領域。未來,隨著帶寬需求越來越大(例如4K視頻傳輸、虛擬現實等),基于光纜的更高帶寬的產品勢必會得到更多、更廣泛的應用??梢灶A言,有源光纜的市場將會非常廣闊。

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