高速并行光互联技术及其应用

高速并行光互联技术是一种利用多束并行光信号传输数据的技术，它在短距离、大带宽的数据传输中显示出显著的优势。随着数字化进程的加速，数据处理、存储和传输的需求日益增长，特别是对高带宽的需求变得尤为迫切。在系统发展中，短距互联成为瓶颈，传统基于铜线的电互联由于受到损耗、串扰等因素的限制，无法满足高速大带宽传输的要求，且随着带宽的提高，传输距离受限，成本增加，同时过多的电缆还会增加系统的重量和布线复杂度。 并行光互联技术正是在这样的背景下脱颖而出，其基于多模光纤的传输方式具有高带宽、低损耗、无串扰、易于匹配和电磁兼容的特点。因此，并行光互联在机柜间、框架间以及板间高速互连中得到广泛应用。本文详细介绍了高速并行互联技术及其并行光模块的基本原理，并探讨了其在不同领域的应用和未来发展趋势。 并行光模块是实现并行光互联的关键组件，它通常由垂直腔表面发射激光器（VCSEL）阵列和光电二极管（PIN）阵列构成，工作在850nm波长，适用于50/125μm和62.5/125μm的多模光纤。并行光模块的电接口采用标准的MegArray连接器，光接口则采用MTP/MPO带状光缆。目前，4路收发一体模块和12路收发分离模块是较为通用的两种类型，其互连容量和传输速率均能达到较高的水平。 具体而言，4路收发一体模块提供了高达12.5Gbps的总互连容量，每通道速率为3.125Gbps。而12路收发分离模块则提供了高达32.6Gbps的总互连容量，每通道速率为2.725Gbps。并行光模块的互连通常使用的是12通道的MTP/MPO带状光缆。并行光模块的应用极为广泛，包括但不限于高速路由器的光背板、InfiniBand网络、超级计算机中的刀片服务器以及光纤通道等。 在高速路由器领域，光背板的使用极大地简化了布线的复杂度，并且为路由器容量的无限扩展提供了可能性。InfiniBand作为一种高性能的计算机网络通信标准，在超级计算机中的刀片服务器中，光互连作为一种内部连接的理想选择，能够满足超级计算机中大量CPU并行计算的数据处理和交换需求。光纤通道技术则是一种网络存储协议，广泛应用于SAN（存储区域网络）等网络环境中。 展望未来，光互连技术的发展趋势将是向着更高的集成度和更小的尺寸发展。预计在未来五年内，光互连将从机架间互连普及到板间互连，十年内将实现板内即芯片间的互连。并行光模块也将实现每通道5Gbps的速率传输，随着生产量的大幅增加，其成本有望接近甚至低于传统的电互连。这将进一步推动并行光互连技术的普及和应用，为数据传输领域带来革命性的变革。