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In der heutigen herausfordernden Umgebung ist die 100G-Netzwerkarchitektur zu einer ultimativen Wahl geworden. Infolgedessen ist ein anhaltender Boom auf dem Markt für optische 100G-Transceiver zu beobachten. Dies ist jedoch nicht das Ende, sondern kann als Beginn einer neuen Ära betrachtet werden. Es wird allgemein angenommen, dass sich das Netzwerk zu einer überlegenen 400G-Netzwerkarchitektur entwickeln wird. Folglich könnten wir Zeuge einer marktbestimmenden Entwicklung von optischen 400G-Transceivermodulen werden. Auf der anderen Seite kann man beobachten, wie viele große Marktteilnehmer wie HP, IBM und Intel ihr Interesse an der Silizium-Photonik verfolgen. Silizium-Photonik & Vernetzung Die Silizium-Photonik ist eine bahnbrechende Technologie, bei der optische Strahlen für die Übertragung von Daten zwischen verschiedenen digitalen Geräten und Komponenten eingesetzt werden. Optische Strahlen können eine höhere Datenübertragungsrate bieten als elektrische Leiter. Die Siliziumphotonik ist eine sich entwickelnde Technologie, die noch immer nur in den Händen von Technologiegiganten ist. Branchenexperten sind jedoch sehr optimistisch, was diese Technologie und die möglichen revolutionären Auswirkungen, die sie mit sich bringen kann, betrifft. Verwendung von Lasern in optischen Transceivern Laser können bei optischen Transceivern als Kernkomponenten betrachtet werden. Es wird geschätzt, dass 60% der Kosten des Moduls auf den darin enthaltenen Laser zurückzuführen sind. Dabei ist es wichtig zu beachten, dass der Laser eng mit der Übertragungsdistanz des optischen Transceivers verbunden ist. Heute sind verschiedene Lasertypen auf dem Markt erhältlich, darunter FP, EML, DML, DFB, VCSEL, usw. Die folgende Tabelle enthält zusammenfassende Informationen über die verschiedenen Arten von Lasern. Silizium-Photonik vs. Laser im 100G-Sektor VCSEL-Laser 100G-Multimode-Fasernetzwerke weit verbreitete 100G-SR4 QSFP28 VCSEL-Typ Laserantrieb 100G-SR4 QSFP28 optische Module. VCSEL-Laser zeichnen sich durch geringe Leistungsaufnahme, geringe Größe, hohe Kopplungsrate aus und sind relativ preisgünstig erhältlich. EML-Laser Der EML bietet aufgrund seiner geringen Wellenlängendispersion auch bei höheren Geschwindigkeiten einen wellenlängenstabilen Betrieb. Der Single-Chip-basierte EML-Laser besteht aus einem Elektroabsorptionsmodulator, der direkt in die Laserdiode integriert ist. Der Frequenzgang dieses Lasertyps wird durch die Kapazität des EAM-Abschnitts (Elektro-Absorptions-Modulator) bestimmt, und er kann höhere Betriebsgeschwindigkeiten bis zu und sogar über 40 GHz erreichen. EML-Laser werden häufig beim Bau von 100G-LR4 QSFP28- und 100G-ER4-Transceivern verwendet, die häufig in Singlemode-Glasfaser-basierten Netzwerkinfrastrukturen eingesetzt werden, um Daten über bis zu 10 Kilometer zu übertragen. DML-Laser Laser vom Typ DML werden für relativ kurze Reichweiten (2-10 km) und niedrigere Geschwindigkeiten bevorzugt ((≤25Gbps) Anwendungen im Datenkommunikations- und Telekommunikationssektor. Der niedrigere Frequenzgang, die höhere chromatische Dispersion und das relativ niedrige Extinktionsverhältnis sind einige der Hauptunterschiede zwischen den Lasern vom Typ EML und DML. Dieser Lasertyp wird oft in 100G-CWDM4 QSFP28-Optiken eingesetzt, wo eine CWDM-basierte Verbindung über bis zu 2 Kilometer erwünscht ist. Silizium-Photonik Wie wir bereits früher diskutiert haben, ist die Silizium-Photonik-Technologie ein neuer Durchbruch, und sie ist insbesondere im 100G-Sektor zu einer beliebten Option geworden. Führende Unternehmen der Netzwerkindustrie konzentrieren sich auf die Entwicklung von fortschrittlichen Transceivern auf der Basis von Silizium-Photonik, um den bevorstehenden Netzwerkboom abzuschwächen, der mit der Verbreitung der 5G-Technologie erwartet wird. Bei der 5G-Übertragung wird diese moderne Technologie dabei helfen, eine umfangreiche Datenmenge zu relativ geringen Kosten zu übertragen. Laut einer Studie ist die Silizium-Photonik Der Markt wird zwischen 2020 und 2026 voraussichtlich um mehr als 30% CAGR (Compound Annual Growth Rate) wachsen. Im aktuellen Szenario dominieren auf Silizium-Photonik basierende 100G-PSM-Transceiver den 100G-Sektor mit einem satten Marktanteil von etwa 80%. Die folgende Grafik zeigt das prognostizierte Wachstum von optischen Modulen auf Silizium-Photonik-Basis in den kommenden Jahren. Silizium-Photonik - Herausforderungen & Vorteile in der 100G-Transceiver-Industrie   1. Verpackung Das Packaging von optischen Siliziumchips und anderen optoelektrischen Komponenten für den Bau eines optischen Moduls ist kompliziert und schwierig. Obwohl die siliziumoptische Technologie schon seit vielen Jahren existiert und ziemlich ausgereift ist, gibt es immer noch viele technische Herausforderungen im Verpackungsprozess vom Siliziumchip bis zum optischen Transceiver. Die Verpackungskosten und die Ausbeute sind zwei Hauptprobleme, die optimiert werden müssen. 2. Laser-Integration Wie wir wissen, kann Silizium allein kein Licht aussenden, und Module, die auf dieser Technologie basieren, benötigen eine externe Lichtquelle, die zufällig ein Laser ist, genau wie herkömmliche optische Module. Lichtquellen waren von Anfang an entscheidende Themen für die Silizium-Photonik, und die Entwicklung praktischer Lichtquellen für optische Transceiver auf Siliziumbasis ist ein F&E-Schwerpunkt. Off-Chip-Lichtquellen können als "optische Stromversorgung" oder "Photonenversorgung" für den Chip betrachtet werden. In einer bestimmten Anwendung ist die Entscheidung über die Platzierung der Lichtquelle off- oder on-chip "situativ" abhängig von Faktoren wie durchschnittlicher Stromverbrauch, Wärmesenke, Kosten, Größe, Energiedissipation usw. 3. Thermische Verwaltung Die optischen Siliziumchips sind temperaturempfindlich, und der Temperatureinfluss wäre im Falle der Verwendung der Gitterstruktur bedeutender. Daher sind weitere Optimierungen bei der Kontrolle der Leistungsaufnahme und der strukturellen Eigenschaften erforderlich, um ein kostengünstiges, zuverlässiges und energieeffizientes Design zu erreichen. Schlussfolgerung Zweifelsohne hat die Silizium-Photonik-Technologie das Potenzial, die Netzwerkindustrie zu revolutionieren. Sie befindet sich jedoch noch in einer Entwicklungsphase. Viele Herausforderungen im Zusammenhang mit der Integration dieser neuen chipbasierten Technologie mit anderen optoelektronischen Komponenten sind noch zu bewältigen. Es ist bemerkenswert, dass viele Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen auf diesem Gebiet unternommen werden. Verschiedenen Studien zufolge wird die Silizium-Photonik-Technologie im 400G-Sektor einen definitiven Anteil erlangen. Aber es handelt sich um einen Laser, der derzeit den 100G-Sektor dominiert.