Intel的可插拔硅光连接器

Intel在其2022年的创新大会上，展示了其硅光CPO采用的新型可插拔光学连接器，小豆芽这里做一点简单介绍。

对于传统的可插拔(pluggable)光模块, 典型的外壳形貌如下图所示，

(图片来自 https://www.linkedin.com/pulse/what-optical-transceiver-can-do-us-sunny-wei ）

光模块可以灵活地插入到交换机上，如果遇到光模块损坏或者升级的情况，只需要替换掉相应的光模块，给系统维护带来了极大的便利，降低了成本，这也是可插拔光模块获得广泛应用的原因之一。这里强调下，可插拔光模块有两个端口，一端为光口，通过光纤与另一个光模块相连；另一端为电口，通过PCB上的金手指与交换机进行数据的交互。

对于CPO(co-packaged optics)，光芯片与电芯片封装在一起，常见的封装形式如下图所示，将一段尾纤(pigtail)通过胶水粘到硅光芯片上，光纤的另一端为MPO连接器，

（图片来自https://www.servethehome.com/this-intel-silicon-photonics-connector-is-a-huge-deal/)

无论是Intel, Ayar Labs还是Ranovus，他们的CPO模块都选择了带尾纤的方案。该方案的主要问题之一，光纤粘接处需要精密地对准，随着通道数目的增加，对准误差越来越大，会带来额外的耦合损耗。耦合对准误差一定程度上限制了系统可支持了的通道数。此外，光纤粘接处也存在可靠性的问题，芯片工作时温度升高会带来一定的形变，导致耦合损耗增大。另外一点，这一小段保偏光纤，也带来了额外的成本。

Intel的可插拔光连接器方案，可以较好地解决高精度耦合对准的问题，也降低了成本。如下图所示，光纤阵列不再通过胶水粘接到光芯片上，而是通过插拔的方式进行光的耦入耦出，类似一个type-C接口, 插入到CPO模块中，

（图片来自https://www.servethehome.com/this-intel-silicon-photonics-connector-is-a-huge-deal/)

Intel没有公布具体的技术细节，但是提到了采用glass waveguide, 因此小豆芽猜测它采用了类似Corning的方案，硅基波导先通过模斑转换器，将MFD提高到与光纤MFD匹配，然后与玻璃波导相连，外部的可插拔光连接器通过机械的方式与玻璃波导对准，两者间有较大的对准容差，如下图所示，

（图片来自文献1）

以上是对Intel可插拔光连接器的简单介绍，该方案是CPO商用化进程中的重要里程碑，大家开始去关注和解决CPO模块可靠性与良率的问题。当然该方案对硅光fab提出了新的要求，需要有加工玻璃波导的能力，其是否被市场采纳接受，还有待进一步的检验。

参考文献： 1. L. Brusberg，et.al, "Glass Substrate With Integrated Waveguides for Surface Mount Photonic Packaging", Journ. Light. Tech. 39, 912(2021)