高速光模塊一般指的是40G/100G以上傳輸?shù)墓饽K，實現(xiàn)具有一定技術難度，尤其是傳輸距離上難有突破，100G光模塊傳輸距離難以達到10KM以上，技術門檻高也導致100G這類高速光模塊價格奇高，購買一個100G光模塊需要數(shù)萬元，甚至比一臺網(wǎng)絡設備還要昂貴，延緩了100G光模塊在數(shù)據(jù)中心應用的普及。不過，這個發(fā)展趨勢是不可逆轉的，就像我們使用的電腦和手機，運行速度越來越快，只要技術在進步，速度就會不斷提升。高速光模塊技術也在不斷發(fā)展。當前最為成熟的要數(shù)PLC技術，還有基于InP集成技術，以及基于硅光子的集成技術。

 

PLC（Planar Lightwave Circuit）叫做平臺光波導技術，指的是光波導位于一個平面內(nèi)，其制作工藝與傳統(tǒng)的半導體制作工藝兼容，并比傳統(tǒng)光學組裝工藝更加便宜，封裝技術好。PLC有兩種基本結構：一種是矩形光波導，光芯層為柱形；一種是脊形光波導，光芯層是一個長方形上面再摞一個長方形，兩個長方形組成的脊形。PLC技術核心是采用集成光學工藝根據(jù)功能要求制成各種平面光波導，有的還要在一定的位置上沉積電極，然后光波導再與光纖或光纖陣列耦合，采用高度集成的制備技術，分路數(shù)最多達128路。采用光刻、生長和干法刻蝕工藝，在石英襯底上形成掩埋光波導，實現(xiàn)光功率分配，是光分路器生產(chǎn)的最佳技術?，F(xiàn)在的高速光模塊多采用這種技術，從生產(chǎn)工藝上來講與低速高模塊差不多，只不過要求制作工藝密度上更高而已，單位面積上布置的器件和芯數(shù)更多。PLC可以采用不同的介質(zhì)實現(xiàn)，鈮酸鋰鍍鈦光波導、硅基沉積二氧化硅光波導、InGaAs/InP光波導和聚合物光波導等等，這些不同材質(zhì)的成本、傳輸效率上都會有一些差異，各個優(yōu)缺點，在此不再一一詳述。總之，PLC技術并不算是一項全新技術，依然借用了很多原有的光技術，借助先進的制作工藝，達到提升單個光模塊傳輸帶寬的目的。

 

當光模塊的速度從10G提升到40G或者100G時，采用PLC技術還能滿足，如果還要提升，達到400G甚至1T時，這種技術就有些吃不消了。當前的技術工藝還沒有辦法達到這樣的帶寬密度，如果通過將光模塊制作得更大來實現(xiàn)，顯然不是一個好辦法，而且PLC隨著制造工藝的復雜度增加，大大增加了制作成本，這也使得PLC類的光模塊價格始終處于高位，無法降低，于是硅光子技術出現(xiàn)了。這是一種基于硅光子學的低成本、高速的光通信技術，用激光束替代電子信號傳輸數(shù)據(jù)。這種低成本技術不僅可以大幅降低數(shù)據(jù)中心擴容的成本，而且還在速率上突破摩爾定律的壽命（若按照摩爾定律，以太網(wǎng)傳輸速率是不可能達到1T），使得單端口的帶寬可以突破1T，這是2016年以來非常受人關注的數(shù)據(jù)中心新技術。不過，硅光子技術與光纖的耦合還存在技術難題，如何將10微米纖芯的光纖與只有0.35到0.5微米尺寸的波導對準，在晶圓級的檢測存在挑戰(zhàn)。令人欣慰的是還是有些廠家突破了這些技術難度，制作出了一些硅光子光模塊，并進行正式售賣，硅光子光模塊克服了100G高速光模塊傳輸距離過短的問題。雖然這些光模塊還不能提供200G及以上速率，但是相信隨著技術的不斷完善，肯定可以在未來實現(xiàn)。現(xiàn)在以太網(wǎng)標準組織已經(jīng)著手制定400G的傳輸標準，這說明從技術理論上來講是存在可能的，不然也不會去制定這類傳輸標準。

 

光子集成也是未來高速光模塊可能會選用的一種技術，以介質(zhì)波導為中心集成光器件的光波導型集成回路，即將若干光器件集成在一片基片上，構成一個整體，器件之間以半導體光波導連接，形成高速轉發(fā)的光模塊。光子集成是光纖通信最前沿、最有前途的領域，它是滿足未來網(wǎng)絡帶寬需求的最好辦法之一。當然，光子集成光模塊的制造并不是一件容易的事情，光子器件具有三維結構，制作時需要在不同材料多個薄膜介質(zhì)層上重復地沉積和蝕刻才能實現(xiàn)，這類復雜技術預計只能到400G時才有機會看到。

 

數(shù)據(jù)中心高速光模塊技術仍在不斷發(fā)展中，一旦有突破對數(shù)據(jù)中心提升網(wǎng)絡帶寬是非常有益的。在很大程度上，高速光模塊的技術阻礙了數(shù)據(jù)中心向更高的網(wǎng)絡帶寬發(fā)展。從以往的網(wǎng)絡帶寬提升過程來看，一旦更高速率的光模塊被設計實現(xiàn)出來，并具備商用條件后，很快就會在實際網(wǎng)絡中掀起更新?lián)Q代的熱潮，所有與其配套的網(wǎng)絡設備、光纖、網(wǎng)絡芯片等很快也會配合支持，所以光模塊技術的發(fā)展水平?jīng)Q定了數(shù)據(jù)中心整體帶寬水平，是數(shù)據(jù)中心提升網(wǎng)絡帶寬的最為關鍵一環(huán)。