光通信器件的技术发展趋势(光迅徐红春)下载

光通信器件的技术发展趋势2013年6月,北京光迅科技徐红春概述参数设计3412热点技术与突破新型产品与应用总结展望目录光通信器件是光通信系统发展的核心推动力通信光电子器件是光纤通信技术的基础与核心，“里程碑”式的器件技术对光纤通信的发展应用产生深远影响和巨大变革光通信器件技术是光纤通信领域中具有前瞻性、先导性和探索性的战略必争高技术，能体现一个国家在光纤通信技术领域的技术创新能力70年代室温连续运转半导体激光器和低损耗光纤80年代DFB激光器90年代EDFA技术2000年DWDM技术2010年相干技术光通信器件基本分类从器件的特点上分——芯片、组件、模块、子系统从器件的功能上分：功能典型光器件光有源器件数据通信激光器、探测器、各种速率的光收发模块等信号发射信号接收光无源器件信号调制包括光信号调制器、解调器等光功率管理包括光放大器、光衰减器、光功率分配器等光路由管理类包括光开关、光环形器、光隔离器、光线路保护和监控等光波长管理类包括光滤波器、光波分复用类、波长选择开关（WSS）、光梳状分波器（Interleaver）、光可调波分复用器（Vmux）等光色散管理类包括固定色散补偿器、可调色散补偿器等光接续类包括光连接器、冷接子、快速组装连接器等光器件技术发展趋势智能化、可调谐、可热插拔小型化、环保低功耗、低成本化集成化：PLC、PIC、OEIC垂直/水平集成从OFC’13看技术发展排名前三的主题技术•software-definednetworking(SDN)•光子集成•100G技术两个给人印象最深刻的光模块器件演示•相干CFP收发模块的演示•CMOS-basedCPAK100G客户端光模块演示，单片集成硅调制器和驱动器日本Sumitomo思科Cisco并购的思考行业并购行为将会在很长的一段时间内伴随行业发展而不断发生：提升市场占有率最为直接的方式并购公司间技术与产品都有很强的互补性提升公司内部垂直整合的能力，提高组织运营效率相互间的客户进行渗透，大大提升在客户处的竞争力SanturSAE(OC)IPXSumitomo国内技术平台在进步高端垂直集成技术在提升ReliabilityEvaluatingROHSManagementChipAssemblyModuleSub-systemAWGSFP+目录2概述参数设计可靠性试验3412热点技术与突破新型产品与应用总结展望当前热点技术100G高速光电器件技术光电集成并行光互联技术10G/40GPONNG-ROADM400G高速光电器件技术集成式可调谐LD100G发展趋势Ovum的调查显示，到2013年底，100G的光模块销售额将达到3亿美元在往后5年里，其年增长率将保持惊人的62%以上100G技术100G技术的目的电信领域：传输距离和容量数据通信领域：低功耗，低成本和小体积目前长距10G是主流数据通信领域40G会增长很快，100G成为关注焦点100G系统价格偏高，影响普及在长距10G将会被100G替代约2年的时间100G将会持续很长时间生命周期类似10G的情况10年一次的技术变革！100G客户侧模块客户端100G光模块的发展处于混乱阶段chaos目前成熟的是CFP模块一些供应商可以提供端口密度更大的CFP2，思科则的专利技术是CPAK模块市场最终需要的是更大端口密度的CFP4一些供应商决定跳过CFP2，直接开发体积更小的光模块，但是标准尚未制定100G客户侧模块制定支持100m到2km客户端光模块的标准是一个挑战高性价比的单模激光器阵列是低成本光模块必须的，需要集成技术供应商瞄准相干光模块的下一代解决方案支持热插拔的将DSP放到模块里的CFP形式的光模块支持热插拔的将DSP放到PCB上的CFP2形式的光模块100G客户侧模块发展趋势第二代第一代201320152014已有出货100G数据中心“第三代平台技术”：移动技术，云计算和大数据“第三代平台技术”现在对IT产业的贡献度是22%，2013到2020年,贡献度要增长到90%数据中心在2013年的增长预计超过20%，到2016年达到~6.9亿美金的销售---IBM观点数据中心光器件Avago表示在短程100米，VCSEL是实用化的解决方案虽然他们一直在宣传硅光子集成技术的QSFP28方案Oclaro/Opnext展示了25GVCSEL做短程100G(4x25G)很有前景去年解决了25GVCSEL可靠性问题，近期会推出短程VCSELbased的100G(4x25G)光模块CFP和IBM正在联手开发56GVCSELFinisar100G器件，国际上器件公司在做什么？EMCORE小型集成可调谐激光器组件，用于C波段下一代100G相干技术，计划推出L波段可调谐样品。OclaroInP-PIC技术的100G可调谐激光器和100G相干技术CFP2光模块Sumitomo100G相干技术的完整CFP模块，演示其16QAM的传输情况KaiamMEMS混合集成技术的业界首款40km40GCWDMQSFP+模块CiscoSi基光子集成、同时集成驱动IC的光调制器，用于100G线路侧相干传输。M/A-COM业界最低功耗100GEML驱动IC，满足下一代100GCFP/CFP2对功耗、尺寸要求。Effdon业内首款80km100G单根光纤可插拔CFP模块，可实现现有80km10G系统的无缝升级。Kotura100GSi基WDM集成光芯片并展示其封装成的4×25GQSFP光模块，3.5W低功耗，用于数据中心和HPCOneChipInP-PIC技术可单片集成所有光有源芯片（DFBLaser、EAM、WPD）和光无源芯片（WDM、Splitter、SSC）Sumitomo光Mux/DeMux集成的TOSA/ROSA，用于10km100GCFP4100G关键光器件－调制器支持热插拔的DWDM收发模块需要小型的调制器现在使用的LN调制器不适合CFP封装形式companyWhattodoTeraxion收购了COGOOptronics获得了InP-based调制器技术NeoPhotonics收购了LapisSemiconductor获得了高速驱动器和InP调制器技术SumitomoandOclaro有证据证明其正在开发InP调制器Gigoptix开发polymer调制器U2t砷化镓调制器Cisco硅调制器100G关键光器件－ICR/TIA集成VOA功能是趋势，NEL称14年可实现，NEO已有TIA目前只有InPhi公司产品通过认证,是ICR的瓶颈部件体积更小ICR的OIF标准尚未发布ICR/TIATeraxion’s硅光子技术的ICR，具有小体积，低功耗特点，OFC上比较领先相干接收机Coherentreceiver相干接收Balanceddetection平衡探测小结－100G关键光器件100G关键光器件和模块ModulatorICRITLA4x25GCFP225GLaser/array25GVCSELarray25GPDarray25GEMLOpticalengine4x25GAOCSmallsizemux/demuxTL关于400G关于400GNEL公司可以提供用于400G系统的调制器有1T还是400G的辩论？400G可以节约成本，有优势400G以太网标准最快出台时间要到2017年AT&T认为,2020年是400G规模应用的时间IEEE设立400G以太网研究工作组400G系统采用双载波双偏振16-QAM格式400G调制器，LN+PLC混合集成（日本NEL）光互联模块发展趋势Source:Lightcounting并行光互联技术正在成熟当前的市场上最为常见的高速并行光模块4×10Gbps(40Gbps)并行QSFP+光纤模块4×14Gbps(56Gbps)并行QSFP+光纤模块12×10Gbps(120Gbps)并行CXP光纤模块12×14Gbps(140Gbps)并行CXP光纤模块广泛应用在如高性能计算机HPC、数据中心Datacenter、Ethernet网等的短距离互连并行光模块的应用正在逐渐走向成熟可插拔QSFP＋4x10G=40GQSFP+4x25G=100GQSFP28QSFPMSA可插拔CXP24-fiberMPO/MTPconnector850nmVCSELAOC(ActiveOpticalCable)据预计，2016年，全球市场将高达19亿美元发展将超乎想象当前，超级计算机、云计算、短距离高速数据通信等应用的兴起，直接推动高速光电互连技术的迅猛发展，其市场应用规模及技术发展将会超乎人们的想象Facebook的数据中心一角Source:OIDAPON技术的分布China:EPONGPONEurope:EPONGPONJapan:GEPONKorea:EPONWDM-PONU.S:BPONGPONPONBOSA比例越来越大PON技术演进趋势PON技术平滑升级EPON10GEPONWDMPONTWDMPONNGPON2GPONXGPON1下一代PON•在光接入技术上，国际上主要采用PON的方案•过去的几年里，PON主要以GEPON和GPON技术为主，主流的用户分配带宽10M～40Mb/s•在未来的几年，由于用户带宽需求的进一步增长，需要向下一代PON过渡10GPON的封装10GPON模块的封装形式，业界普遍要求是OLT端采用XFP，ONU端采用SFP+目前在OLT端发射是1577nmEML激光器，即使不集成1G的1490nm激光器，实现XFP封装也是对OLT器件的一个挑战未来的PON随着PON技术的蓬勃发展，一种更大的可能是在未来的技术领域内，各种PON技术会逐步相互渗透和融合40GTWDM-PON在NG-PON2方面获得较多的支持，相关标准正在制定中•网络平滑升级，兼容现有的10GPON，GPON和EPON•技术方案和低成本具备可实现性TWDMPON：堆叠式10Gburstreceiver10Gburstreceiver10Gburstreceiver10GburstreceiverMUXOLTMAC10Gtunablereceiver10GbursttunablelaserONU1MAC10Gtunablereceiver10GbursttunablelaserONU2MAC10Gtunablereceiver10GbursttunablelaserONU63MAC10Gtunablereceiver10GbursttunablelaserONU64MAC40km10GEML10GEML10GEML10GEMLDEMUX1x64TWDMPON器件OLTONU•XFPmodule•10Gtunablelaserandburstmodedriver•10Gtunablereceiver(10GAPDandopticaltunablefilter)•Transmitter•4*10GEMLarray•IntegrationTOSA•Receiver•4*10GAPDarrayandburstmodeTIA•IntegrationROSATWDMPON器件面临的挑战1高速阵列发射芯片技术高速阵列接收芯片技术高速阵列器件封装技术TWDMPON器件面临的挑战210G速率突发式可调激光器TWDMPON器件面临的挑战310G速率可调接收机APDPatent：AccelinkZL201010535888ZL201010124537Patent：WTDZL200610019601MEMStunablefilter垂直集成的器件EpiWaferIntegrationchipTWDM-PONOSATWDM-PONmoduleEMLAPDTOSAROSA光集成驱动力：针对低成本，高带宽的互连需求小体积，低功耗，功能复杂和低成本的需求工业界的答复就是光子集成三种材料：硅，InP，GaAs硅光子集成是可以解决上述问题（