作者:3M公司互连方案部les Aseere着
更高的带宽和速度要求增加了光纤方案在机箱内通讯中的采用 3M公司互连方案部les Aseere着
今天,对于每一个与计算机或通讯相关的行业而言,其最迫切的需求就是寻找到更快速,更轻便以及更小巧的硬件。对更高速度和更大带宽的永无止境的需求,也在不断地挤榨着网络、应用系统以及Internet那些有限的资源。
幸运的是,光纤就可以满足用户对更高的速度及带宽的多种需求。光纤互连、背板以及光纤技术的最新进展,随着成本效益的进一步提高,也更有助于光开关系统和光路由系统成为现实。现在,大多数网络基础设施供应商的主要产品系列中都包含有光纤器件,以满足用户对网络与计算机间更高速I/O连接的需求。

图:3M公司开发的GGP多模光纤维持一个标准光纤内芯尺寸的同时,由于以聚合物材料代替了光纤外皮中的玻璃,从而减少了光纤中玻璃的含量。
成本降低
促使光纤设备价格降低的最主要的原因是垂直腔面发谢激光二极管(VCSEL)的使用,而这种激光二极管最初是为千兆位以太网接收器而开发的。与目前广泛用于大多数光纤通讯及设备中的边发射激光二极管相比,这种激光器可以提供更高的传输速度以及消耗更少的电能。
单支VCSEL二极管被销售用于计算机间的千兆位/秒数据连接,然而,这种激光二极管的低功耗特点和发射定向特性使之可以构造成二维的阵列形式,从而可用在网络集线器或计算机内来进行数据交换。
光纤的研究与开发
在数据传输能力上,光纤一直在不断地提高。例如,Corning公司(纽约州Elmira)开发的InfiniCor多模光纤其传输连接长度差不多翻了一番,采用VCSEL激光器,在典型的LAN距离上,它可以达到10G位/秒的传输速度。
光纤技术的另一个进展还包括3M公司的玻璃/玻璃/聚合物(GGP)多模光纤,这种光纤的内芯是标准的尺寸,其特有的结构形式(见图)能够减少光纤包层中的玻璃含量,而代之以聚合物。采用了较薄的玻璃层可以减少光纤中的应力,增加其柔韧性,同时高强度的聚合物包层也能够增强整个光纤的强度,从而提高对光纤的保护水平。
这样,这种光纤可以比一般的光纤弯曲得更为厉害(7~8mm弯曲半径,而一般的为30mm),利用这种特点,设计人员可以在许多很困难的应用场合下选用多模光纤,比如应力的场合以及要求很紧弯曲半径的场合。同时,直角接插头以及更加弯曲的布局形式也成为可能。
光纤连接器
坚持使用多模光纤不仅有助于降低光纤连接的难度,同时也可以保证连接成本的降低。由于多模光纤的芯径为62.5微米。因而多模光纤连接器有较大的调准和光洁度公差范围,对于9微米光芯径的单模光径其公差范围则要小得多。
连接多模光缆会产生一些铜介质连接时不会出现的难题,微米级的容差无论是对于多模光纤还是单模光纤都很难进行优化。
VF-45型双向连接器不仅便利于铜介质的连接,而且,它还为光纤连接的移动、增添、改动以及维护提供了便利的方式。
影响光纤性能的因素还包括与配对光纤相连的金属套圈表面的光洁度,这个表面必须经过抛光和平整,从而可以和配对表面实现紧密接触,以减小光的损耗和反射回光。为了改善8支及12支光纤阵列连接器的性能,3M公司优化了抛光工艺过程,即所谓的突出光纤抛光(PFF)。利用种关键性的技术可以使得抛光的光纤从连接器金属外圈处突出约1个微米。
当两个配对的金属外圈相接时,光纤头相互连接的同时被挤到金属圈内,从而使所有光纤能够实现牢固的紧密接触。通过在任一表面间隙内搭桥,PFF工艺可以补偿亚微米量级的平整度误差所造成光纤连接损失。
光纤到背板
由于光纤在带宽、速度、柔韧性等方面的发展趋势,以及不断增加的成本效益,这使得它正进入到大多数的网络之中。并行光缆组件可满足机箱-机箱以及板-板应用的需要,未来的光缆组件可以使光纤穿过背板,只靠盲插就能连接到底座的板卡之上。
一些供应商正在开发一种与光纤金属套圈接头相配的机械式转换背板进线技术,那些需要机械式转换(MT)技术的用户希望在子卡上具备收发功能,而这种子卡是可以盲插到背板上的。这些特点与应用于Futurebus Plus和Compact PCI总线系统上的铜介质是相似的。
3M公司的Feedthrough系统就是这类MT设备中的一种,它可以容纳四个光纤金属套圈,套圈内带有12支单模或多模光纤,总数可达到48支光纤。在背板耦合设备的两边使用的是不锈钢材料的盖板,底座的地线层是连到一个金属体上,可以实现有效的EMI/RFI保护。
从背板得到光信号的努力仅仅是开了个头,还有许多工作需要做。例如,如果光信号要想送到另一块卡上,就必须先从背板上获得信号,然后再送到这另一块卡上。用户特别希望的就是,能否像电信号一样,将光信号路由跨过背板,要达到这一个目标,就只能采用能打紧弯的GGP光纤。
聚合物波导
在电路板上芯片与芯片间的短距离范围内进行光信号传送可以用聚合物波导来实现,这是新出现的另一项技术。聚合物材料的出现,使得短距离内光传输成为可能。
这种技术可用于在单个媒介层上进行元件-元件级的信号传输,同时对于实现极高速的信号分裂及交叉路径也有潜在的价值,利用它,可避免信号交扰、干涉、散热等影响,而这些影响正是限制铜介质技术的因素。聚合物波导将成为一种生成可重复光学路径的低成本方法。 |