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400G相干技术升级之路:未来光纤通信关键技术揭秘

随着信息技术的飞速发展,对于数据传输速度和容量的需求也日益增长。为了满足这一需求,下一代超400G相干可插拔产品有望采用单波800G速率。近期,OIF正在积极讨论制定400ZR下一代相干技术标准800ZR,旨在支持更长的DWDM链路和更广泛的场景应用

400G相干技术升级之路:未来光纤通信关键技术揭秘

800ZR技术将支持80~120km(经过放大的)DWDM链路用于数据中心内部互联(DCI)场景,以及不经过放大的2~10km链路用于园区场景。在接口方面,客户侧接口将支持2×400GE或1×800GE,而线路侧将支持单波长800G相干线路接口。通过定义帧结构和信号指标,实现客户侧与线路侧的互通性。

在组件层面,OIF还在讨论下一代支持更高调制速率的相干调制器技术规范OIF-HB-CDM2.0。此外,国内方面,CCSA光器件工作组近日通过了6项800Gbps光器件行业标准的立项,包括800Gbps IC-TROSA、1×800Gbps相位调制光模块等。

在光、电芯片技术发展方面,800ZR的光模块产品可能会采用5nm甚至更先进的制程技术,如DSP芯片、硅基混合集成光芯片和Flip Chip工艺等先进封装技术。相干光收发组件需要支持96/128GBaud、DP-64QAM/DP-16QAM高阶调制的信号。

当波特率达到128GBd时,光芯片的带宽至少要达到70~80GHz。基于硅光材料的调制器可能无法支持如此高的速率,而传统III-V材料的光调制器虽然理论上可以达到,但实现难度相当大。

因此,业界也在尝试一些新的材料与器件技术,如薄膜铌酸锂(TFLN)。铌酸锂一直被认为是光调制器的优选材料,而近年来薄膜铌酸锂芯片加工技术的突破,使其也可以实现小尺寸和高带宽,从而成为实现100Gb及以上的光调制器的潜在技术方向。此外,实现器件级的高带宽,电驱动芯片和封装技术也是需要解决的难点之一。

从标准化演进来看,下一代超400G相干可插拔产品很有可能采取单波800G速率。近期,OIF正在讨论制定400ZR下一代的相干技术标准800ZR。目前初步考虑的目标是支持80~120km(经过放大的)DWDM链路用于DCI场景,不经过放大的2~10km链路用于园区场景。

客户侧接口支持2×400GE或1×800GE,线路侧支持单波长800G相干线路接口。定义从客户侧映射到线路侧的帧结构指标以及线路侧的信号指标用于实现互通性。组件层面,OIF也在讨论下一代支持更高调制速率的相干调制器技术规范OIF-HB-CDM2.0。

国内方面,近日CCSA光器件工作组通过了6项800Gbps光器件行业标准的立项, 其中包括800Gbps IC-TROSA、1×800Gbps相位调制光模块

在光、电芯片技术发展方面,800ZR的光模块产品可能会用到5nm甚至更先进制成的DSP芯片、硅基混合集成光芯片和Flip Chip工艺等先进封装技术, 相干光收发组件要能支持96/128GBaud、DP-64QAM/DP-16QAM高阶调制的信号。

当波特率达到128GBd时,光芯片的带宽至少要70~80GHz,基于硅光材料的调制器可能无法支持如此高的速率,而传统III-V材料的光调制器理论上可以达到,但实现难度也会相当大。

因此业界也在尝试一些新的材料与器件技术,比如薄膜铌酸锂(TFLN)。

铌酸锂一直被认为是用来做光调制器的优选材料,传统的体材料铌酸锂调制器由于体积庞大且带宽受限于器件尺寸,无法支持64GBd以上的波特率应用,近年来由于薄膜铌酸锂芯片加工技术的突破,使铌酸锂调制器也可以实现小尺寸和高带宽,因此被认为是实现100GBd及以上的光调制器的潜在技术方向。此外,要实现器件级的高带宽,电驱动芯片和封装技术也是要解决的难点之一。

作者:中兴光电子 何子安,王会涛


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