OFC2020：十年之后的光通信
發(fā)布時間：2020-03-12 14:08:34 熱度：4176
3/12/2020，光纖在線訊，今天下午，OFC舉辦一場名為“vision 2030”的特別活動。用大會項目主席中興通信魏君珊博士的話說，今年是2020年，是光通信發(fā)展半個世紀的重要節(jié)點，很有必要在這個節(jié)點展望一下未來十年的光通信產業(yè)。為此，OFC組委會邀請了來自產業(yè)界，學術界的眾多重量級嘉賓，請他們展望十年之后的光通信技術。
第一個演講的是硅基光電子學國際公認的權威，美國工程院院士，加州大學Santa Barbara分校的John Bowers教授。他的演講題目是“基于異質結III-V族和硅光集成的太比特傳輸”。在演講中，Bowers教授展示了他們自己和國際上其他團隊在硅光集成方面的進展。他指出，基于16通道的Die上集成的激光器芯片，112G環(huán)形諧振腔調制器的硅光芯片已經可以實現(xiàn)1.6Tbps的傳輸能力。硅光芯片集成激光器的難點之一在于隔離器。Bowers教授指出特殊設計的量子點激光器可以大大降低激光器對反射的敏感度，因此無需使用隔離器。作為硅光發(fā)展的成就，他還介紹了Intel剛剛宣布的業(yè)界首次的400Gbps集成交換芯片的光電混合封裝的展示。Bowers教授認為混合光電一體封裝CPO具有非常好的能效，支持非常高的傳輸容量。硅光技術發(fā)展的另一個前沿是與窄線寬激光器的集成。通過氮化硅的集成技術，可以實現(xiàn)超低損耗，超窄線寬，超低溫度敏感的集成激光器的硅光芯片。進一步硅光集成平臺還要解決非線性的問題，支持一些新型應用。Bowers教授介紹了基于AlGaAsOi工藝的支持超高效光梳產生的非線性硅光平臺。
2020年IEEE光子獎得主，Acacia公司集成光子業(yè)務AVP Chris Doerr以“硅光與相干的結緣”為主題奉獻了一場無比精彩的演講。他指出硅光技術與相干技術的結合，由于相干不需要集成的激光器，可以提供光器件所需要的高性能，高產量，因此成為Acacia成功的關鍵。近幾年來，相干模塊的成本，尺寸和功耗一直在穩(wěn)定下降。隨著工作速率不斷增加，相干技術的應用越來越多（400G 2Km以上模塊都將是相干的天下）。在光電集成方面，從早幾年的MCM，2年前的2.5D封裝，Acacia正在發(fā)展最新的3D封裝，而在相干的符號率方面下一步目標是140Gbaud。未來十年，硅光技術成功的關鍵在于找到通信以外的新應用。
他的主要結論包括：
不斷降低光器件每比特成本的唯一路徑就是集成；
空心光纖將解決增加光纖頻譜資源的問題；
硅光技術可以整個370nm的寬頻寬應用；
通信業(yè)務支撐不了硅光的發(fā)展，包括激光雷達，OCT，相控陣天線等都會成為硅光重要的應用方向。
來自哥倫比亞大學的Michal Lipson教授圍繞下一代硅光技術第三個演講。她的演講偏重物理和材料層面。她指出當前硅光技術發(fā)展的重點在于超低損耗的材料和高度可調的材料，要為傳統(tǒng)的無源材料增加光電特性，比如她特別提到了硅光和硫化鎢薄膜WS2的結合。
荷蘭愛丁霍溫科技大學的Kevin Williams接下來為聽眾展望了InP集成光子2030 的市場。他指出除了 通信，InP集成光子的市場還將包括LiDar在內的傳感市場以及其他現(xiàn)在不知道的市場。而未來十年最大的技術挑戰(zhàn)是什么？首先是所謂的 c-SWAP ，也就是成本 尺寸 重量與性能。其次還有同半導體技術的集成，device scaling等。 在他看來，如同集成電路的基本單元是引線，電阻電容和晶體管一樣，集成光子的基本單元是波導，偏振轉換器，相位調制器和光放大器?，F(xiàn)在的光子集成和電子集成十年后將整合成新的所謂的Photronic集成。未來更將演化成所謂的納米Photronic集成。
接下來的演講來自日本NTT的Hiroki Takesue。他演講的主題“Coherent Ising Machine”（所謂的量子退火機）是一種基于光學技術的全新的量子計算機。這是當前世界上最高水平的量子計算機，具有超強的計算能力，特別適用于尋找最佳的組合解，對于未來的人工智能等應用具有重要意義。令人印象深刻的是不同于一般的量子計算機，這款設備實現(xiàn)的關鍵是光學技術。
來自海纜服務商SUBCOM的Alexei Pilipetskli的演講中最令人印象深刻的是他提到谷歌的第二條獨立海纜Dunant 成為全球第一個基于SDM技術的商用海纜。該海纜連接美國和法國，總長6400公里，傳輸容量基于12對光纖達到250Tbps。對于困惑SDM應用前景的人們來說，這無疑是一個重要標志。在演講中，Pilipetskli也指出海纜系統(tǒng)的每比特成本的挑戰(zhàn)仍在，以他們的看法，超過32纖的海纜系統(tǒng)已經無法進一步實現(xiàn)邊際成本的降低。展望未來，他認為2025年將會看到1Pbps的海纜系統(tǒng)。
接下來幾個演講圍繞電信網(wǎng)絡。中移動美國研究所的Chih-Lin I講中移動的X-haul。來自諾基亞貝爾實驗室的Peter Vetter和來自法國電信Orange的Philippe CHanclou講接入網(wǎng)的發(fā)展。他們的演講讓編輯對未來十年PON網(wǎng)絡的發(fā)展充滿信心。Vetter指出5G對應的是10G PON，而未來的6G時代將是100G PON。Chanclou指出2030年將會是光纖到房間的時代。家庭網(wǎng)關內將會部署光芯片。而對于PON設備廠商來說，需要在入戶網(wǎng)絡的功率預算，傳輸距離等方面制定新的標準。
第一個演講的是硅基光電子學國際公認的權威，美國工程院院士，加州大學Santa Barbara分校的John Bowers教授。他的演講題目是“基于異質結III-V族和硅光集成的太比特傳輸”。在演講中，Bowers教授展示了他們自己和國際上其他團隊在硅光集成方面的進展。他指出，基于16通道的Die上集成的激光器芯片，112G環(huán)形諧振腔調制器的硅光芯片已經可以實現(xiàn)1.6Tbps的傳輸能力。硅光芯片集成激光器的難點之一在于隔離器。Bowers教授指出特殊設計的量子點激光器可以大大降低激光器對反射的敏感度，因此無需使用隔離器。作為硅光發(fā)展的成就，他還介紹了Intel剛剛宣布的業(yè)界首次的400Gbps集成交換芯片的光電混合封裝的展示。Bowers教授認為混合光電一體封裝CPO具有非常好的能效，支持非常高的傳輸容量。硅光技術發(fā)展的另一個前沿是與窄線寬激光器的集成。通過氮化硅的集成技術，可以實現(xiàn)超低損耗，超窄線寬，超低溫度敏感的集成激光器的硅光芯片。進一步硅光集成平臺還要解決非線性的問題，支持一些新型應用。Bowers教授介紹了基于AlGaAsOi工藝的支持超高效光梳產生的非線性硅光平臺。
2020年IEEE光子獎得主，Acacia公司集成光子業(yè)務AVP Chris Doerr以“硅光與相干的結緣”為主題奉獻了一場無比精彩的演講。他指出硅光技術與相干技術的結合，由于相干不需要集成的激光器，可以提供光器件所需要的高性能，高產量，因此成為Acacia成功的關鍵。近幾年來，相干模塊的成本，尺寸和功耗一直在穩(wěn)定下降。隨著工作速率不斷增加，相干技術的應用越來越多（400G 2Km以上模塊都將是相干的天下）。在光電集成方面，從早幾年的MCM，2年前的2.5D封裝，Acacia正在發(fā)展最新的3D封裝，而在相干的符號率方面下一步目標是140Gbaud。未來十年，硅光技術成功的關鍵在于找到通信以外的新應用。
他的主要結論包括：
不斷降低光器件每比特成本的唯一路徑就是集成；
空心光纖將解決增加光纖頻譜資源的問題；
硅光技術可以整個370nm的寬頻寬應用；
通信業(yè)務支撐不了硅光的發(fā)展，包括激光雷達，OCT，相控陣天線等都會成為硅光重要的應用方向。
來自哥倫比亞大學的Michal Lipson教授圍繞下一代硅光技術第三個演講。她的演講偏重物理和材料層面。她指出當前硅光技術發(fā)展的重點在于超低損耗的材料和高度可調的材料，要為傳統(tǒng)的無源材料增加光電特性，比如她特別提到了硅光和硫化鎢薄膜WS2的結合。
荷蘭愛丁霍溫科技大學的Kevin Williams接下來為聽眾展望了InP集成光子2030 的市場。他指出除了 通信，InP集成光子的市場還將包括LiDar在內的傳感市場以及其他現(xiàn)在不知道的市場。而未來十年最大的技術挑戰(zhàn)是什么？首先是所謂的 c-SWAP ，也就是成本 尺寸 重量與性能。其次還有同半導體技術的集成，device scaling等。 在他看來，如同集成電路的基本單元是引線，電阻電容和晶體管一樣，集成光子的基本單元是波導，偏振轉換器，相位調制器和光放大器?，F(xiàn)在的光子集成和電子集成十年后將整合成新的所謂的Photronic集成。未來更將演化成所謂的納米Photronic集成。
接下來的演講來自日本NTT的Hiroki Takesue。他演講的主題“Coherent Ising Machine”（所謂的量子退火機）是一種基于光學技術的全新的量子計算機。這是當前世界上最高水平的量子計算機，具有超強的計算能力，特別適用于尋找最佳的組合解，對于未來的人工智能等應用具有重要意義。令人印象深刻的是不同于一般的量子計算機，這款設備實現(xiàn)的關鍵是光學技術。
來自海纜服務商SUBCOM的Alexei Pilipetskli的演講中最令人印象深刻的是他提到谷歌的第二條獨立海纜Dunant 成為全球第一個基于SDM技術的商用海纜。該海纜連接美國和法國，總長6400公里，傳輸容量基于12對光纖達到250Tbps。對于困惑SDM應用前景的人們來說，這無疑是一個重要標志。在演講中，Pilipetskli也指出海纜系統(tǒng)的每比特成本的挑戰(zhàn)仍在，以他們的看法，超過32纖的海纜系統(tǒng)已經無法進一步實現(xiàn)邊際成本的降低。展望未來，他認為2025年將會看到1Pbps的海纜系統(tǒng)。
接下來幾個演講圍繞電信網(wǎng)絡。中移動美國研究所的Chih-Lin I講中移動的X-haul。來自諾基亞貝爾實驗室的Peter Vetter和來自法國電信Orange的Philippe CHanclou講接入網(wǎng)的發(fā)展。他們的演講讓編輯對未來十年PON網(wǎng)絡的發(fā)展充滿信心。Vetter指出5G對應的是10G PON，而未來的6G時代將是100G PON。Chanclou指出2030年將會是光纖到房間的時代。家庭網(wǎng)關內將會部署光芯片。而對于PON設備廠商來說，需要在入戶網(wǎng)絡的功率預算，傳輸距離等方面制定新的標準。
