在高速光互连领域,随着光引擎、CPO 等技术的发展,光纤与芯片之间的连接方式正在发生变化。FAU(Fiber Array Unit,光纤阵列单元)作为实现多通道光纤精密排列与连接的关键组件,也逐渐受到更多关注。
在了解 FAU 时,通道数往往是最直观的参数。12 通道、16 通道、32 通道……数字越大,似乎意味着能够承载更多的光信号。但在实际应用中,通道数只是选型的起点,而不是判断 FAU 是否适用的全部依据。
即使通道数相同,如果与芯片耦合方式(边缘耦合/垂直耦合)、阵列间距(pitch)、连接方式(胶连/可插拔)不同,FAU 也未必能够直接使用。
那么,FAU 选型究竟需要关注哪些因素?
01
为什么通道数相同,FAU 也不一定通用?
可以把 FAU 理解为一个精密的光纤排列与连接单元。
它将多根光纤按照特定的排列方式固定下来,使每根光纤都能够在预定的位置与目标光学器件建立连接。
这里有两个关键词:排列准确,连接匹配。
通道数解决的是“需要排列多少根光纤”的问题,却没有完全回答另外几个问题:
·每根光纤应该位于什么位置?
·光纤需要以什么方式与芯片进行光学耦合?
·所使用的光纤是否符合系统的传输要求?
·光纤阵列最终以什么形式组装到系统中?
这些因素共同决定了 FAU 能否满足实际应用需求。
因此,FAU 并不是简单地把若干根光纤排列在一起。它更像是一个需要同时满足机械结构、光学设计、性能要求、工艺要求及可靠性要求的精密组件。
02
芯片接口:光纤需要连接到哪里?
FAU 选型首先需要考虑的,是目标芯片的接口设计。以光引擎或 CPO 相关应用为例,光纤阵列需要与芯片或相关光学结构建立精确的光学连接。不同的接口设计,对光纤排列、端面位置和耦合方式可能有不同要求。
其中,有三个方面值得关注。
1. 光纤阵列间距
光纤之间的间距,通常称为 Pitch。
如果芯片接口要求光纤以特定间距排列,那么 FAU 就需要与之匹配。即使两款产品的通道数相同,只要排列间距不同,就可能无法与目标接口正确对准。
例如,两款16通道 FAU,通道数量完全相同,但如果光纤排列间距不同,它们就不能仅凭通道数被视为可互换产品。
2. 接口结构与耦合方式
光纤与芯片之间并不只有一种连接方式。
根据具体设计,光信号可以通过不同的光学接口实现耦合。不同方案对 FAU 的结构、端面设计、定位方式以及光纤与芯片之间的相对位置,可能提出不同要求。
因此,选型时不能只确认通道数,还需要明确目标芯片采用什么接口,以及 FAU 需要如何与之配合。
3. 对准精度
光信号的耦合效率与光纤和目标光学结构之间的相对位置密切相关。
如果光纤位置存在偏差,可能增加光耦合损耗,影响整个光链路的性能。
对于多通道应用而言,精度要求也不仅仅针对某一根光纤,而是涉及整个阵列的排列与位置控制。
这也是为什么 FAU 的设计与制造需要兼顾尺寸精度、位置精度和装配一致性。
简单来说,芯片接口决定了光纤需要以什么方式、在什么位置完成连接。FAU 必须围绕这些要求进行适配。
03
光纤参数:不仅要排得整齐,还要传得合适
如果说芯片接口决定了光纤如何连接,那么光纤参数则关系到光信号能否按照系统要求进行传输。
FAU 选型中,以下几个参数尤其值得关注。
1. 光纤类型
不同应用对光纤类型的要求可能不同。
例如,单模光纤与多模光纤在传输特性和适用场景上存在差异,不能仅因为外形相近,就认为两者可以直接替换。
在高速光互连应用中,需要根据系统的光学设计、传输距离、工作波长等条件,确认所需的光纤类型。
2. 光纤模场直径
对于单模光纤,模场直径(MFD)是一个重要参数。
它描述的是光在光纤中分布的有效范围,并不等同于光纤的物理直径。
在光纤与芯片或其他光学器件进行耦合时,模场分布的匹配程度会影响光能量的传递效率。因此,即使光纤的外部尺寸相同,也不能据此判断其光学特性完全一致。
具体需要采用什么规格,应以目标器件的光学设计和接口要求为依据。
3. 光纤包层直径与排列结构
光纤包层直径是影响阵列排列设计的重要因素之一。
在多通道 FAU 中,光纤需要按照预定间距进行精密排列和固定。包层尺寸、光纤排列方式以及相关结构设计,都会影响阵列的实现方式。
但需要注意的是,包层直径并不等于光纤之间的排列间距。实际 Pitch 还取决于阵列设计、V-Groove和光纤本身等原材料精度、工艺控制能力等多重因素的影响。
因此,选型时应同时核对光纤规格与阵列几何参数,而不是只确认其中一项。
4. 工作波长与光学性能要求
光纤和相关光学器件的性能,需要结合实际工作波长进行评估。
在不同波长条件下,光纤的传输特性、模场分布以及与目标器件的耦合表现可能存在差异。
对于 FAU 而言,除了确认光纤本身的规格,还需要关注整个连接方案对插入损耗、回波损耗等指标的要求。
这些指标最终应根据应用场景和系统设计确定,而不是简单地以某一个通用数值判断产品是否合格。
归根结底,光纤参数并不是一张独立于系统的规格表。它们需要与芯片接口、光学设计和实际应用共同匹配。
04
从参数到应用:FAU 选型需要系统性判断
在实际项目中,FAU 的选型通常需要将多项参数放在一起评估。
可以从以下五个维度进行梳理:
选型维度 | 重点关注 | 主要目的 |
通道配置 | 通道数量、通道排列 | 确认光纤数量及整体配置 |
芯片接口 | 接口结构、阵列间距、耦合方式 | 确认连接与对准要求 |
光纤规格 | 光纤类型、模场直径、包层直径、工作波长 | 确认光纤与系统的适配性 |
组装方式 | 胶粘接组装、可插拔组装 | 确定光纤阵列及其连接的整体结构 |
性能与工艺 | 插入损耗、回波损耗、位置精度、端面质量 | 确认产品能否满足应用要求 |
这五个维度并非彼此独立。
例如,通道数量会影响阵列的整体布局;阵列布局需要满足芯片接口的空间要求;光纤类型与模场特性会影响光学耦合设计;而制造和装配工艺,则关系到设计要求能否稳定实现。
因此,FAU 的选型并不是简单地寻找一个参数完全相同的产品,而是要确认整个连接方案是否满足系统要求。
对于尚处于方案设计阶段的项目,提前明确接口定义、光纤规格和关键性能指标,有助于减少后续设计调整与验证成本。
对于已有明确芯片接口的项目,则应优先围绕接口规范进行选型,并通过必要的测试验证产品的实际表现。
05
真正重要的,不是参数越多,而是匹配得是否准确
随着光互连技术向更高密度、更高带宽的方向发展,光纤与芯片之间的连接正在变得更加精密。
FAU 的价值,不仅在于将多根光纤按照特定间距排列起来,更在于为光信号提供满足系统设计要求的连接条件。
通道数决定了阵列的规模,芯片接口决定了连接的方式,光纤参数影响着光学适配,而制造工艺则关系到设计要求能否被准确实现。
这些因素共同构成了 FAU 选型的基础。
对于工程应用而言,合适的 FAU,并不一定是通道数最多的产品,而是能够与目标芯片、光纤规格及系统性能要求准确匹配的产品。
理解这一点,才能从简单的参数比较,进一步走向对整个光互连方案的理解。
06
让每一次连接,都有迹可循
爱德泰持续关注光纤互连领域的技术发展,并围绕 FAU 等产品,不断探索光纤连接在更高密度、更精密应用场景中的可能性。
我们相信,技术的价值,不只体现在参数表上的数字,也体现在每一个细节能否经得起验证,每一次连接能否满足系统的真实需求。
企业简介:专注高密度光连接部署
深圳市爱德泰科技股份有限公司成立于2007年,是一家全球领先的光连接产品及解决方案提供商,致力于AI数据中心应用的光纤连接器、微光连接器及光连接基础设施产品的研发、制造与销售。我们专注于高密度光连接部署,凭借十八年的产业经验,以及在大规模生产和交付广泛产品组合方面的成熟能力,我们已做好充分准备,以把握AI产业空前增长所驱动的市场机遇。
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