導(dǎo)語(yǔ)

人工智能（AI）是一場(chǎng)正在改變社會(huì)的技術(shù)革命，但它需要強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施支持，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算能力、網(wǎng)絡(luò)速度和能耗管理。其中，光收發(fā)器是數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵組成部分。它就像一座橋梁，將電子設(shè)備產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)光纖進(jìn)行高速傳輸，再在接收端轉(zhuǎn)換回電信號(hào)。沒(méi)有它，AI 所需的海量數(shù)據(jù)將無(wú)法高效流動(dòng)。

需求爆發(fā)：AI 驅(qū)動(dòng)光收發(fā)器升級(jí)

隨著5G、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)駕駛汽車的普及以及物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的銅線傳輸已無(wú)法滿足需求，而光纖通信憑借高帶寬、低信號(hào)損耗、無(wú)電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，成為必然選擇。光收發(fā)器，正是光纖網(wǎng)絡(luò)中的“心臟”。

制造難點(diǎn)：納米級(jí)精度決定性能成敗

制造光收發(fā)器，“光纖對(duì)準(zhǔn)”和“性能測(cè)試”是兩大難題。

激光二極管與光纖之間的耦合示意圖

光纖對(duì)準(zhǔn)：發(fā)射器（激光二極管芯片）和接收器（光電二極管）必須對(duì)準(zhǔn)，以確保光纖或波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)最大光傳輸并將損耗降至最低。這樣，收發(fā)器才能以最佳狀態(tài)運(yùn)行。光纖對(duì)準(zhǔn)通常需要在三個(gè)軸向上進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，有時(shí)甚至需要在多達(dá)六個(gè)軸向上進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。僅僅數(shù)微米的未對(duì)準(zhǔn)就會(huì)造成巨大的注入功率損耗。因此，亞微米級(jí)的運(yùn)動(dòng)和精度是標(biāo)配，通常需要達(dá)到數(shù)百納米級(jí)的運(yùn)動(dòng)控制精度。同時(shí)，光纖對(duì)準(zhǔn)還必須快速完成，以提高產(chǎn)量并降低加工成本。

高速光電探測(cè)器和光接收器

用作許多電子儀器的前端光電轉(zhuǎn)換器

眼圖示例

測(cè)試測(cè)量：是收發(fā)器制造過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，以了解元件的性能是否正常。高速光電探測(cè)器和光電接收器是光收發(fā)器與電子儀器之間的接口，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以便通過(guò)示波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀和頻譜分析儀等儀器進(jìn)行分析。MKS 為光收發(fā)器提供了廣泛的測(cè)試和測(cè)量產(chǎn)品系列，其中包括定制的 OE（光-電）轉(zhuǎn)換器，支持對(duì) 100 GB/通道和 200 GB/通道收發(fā)器的測(cè)試。

MKS 的解決方案：精準(zhǔn)賦能

作為 20 世紀(jì) 90 年代末電信建設(shè)過(guò)程中光纖對(duì)準(zhǔn)的主要參與者，MKS 對(duì)設(shè)計(jì)和制造光收發(fā)器所面臨的挑戰(zhàn)有著深刻的理解。我們已將這些知識(shí)轉(zhuǎn)化為獨(dú)特的產(chǎn)品特性，使其在光收發(fā)器制造過(guò)程中運(yùn)用時(shí)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

納米級(jí)位移臺(tái)

在使用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行光纖對(duì)準(zhǔn)時(shí)，首先要考慮的參數(shù)是最小位移增量 (MIM)，即設(shè)備能夠持續(xù)提供的最小位移增量。在調(diào)整光纖位置過(guò)程中，為了尋找峰值功率的位置，數(shù)百納米量級(jí)的最小位置增量是必須的，尤其是單模光纖。

高精度光纖對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)中的 3 軸 Newport VP 電動(dòng)位移臺(tái)總成（右）和多軸 Newport ULTRAlign 手動(dòng)光纖對(duì)準(zhǔn)位移臺(tái)總成（左）

其次，精度和重復(fù)精度至關(guān)重要。精度很重要，這樣位移臺(tái)才能精確地移動(dòng)到編程的位置，而重復(fù)精度同樣重要，這樣位移臺(tái)才能在接到移動(dòng)到其他位置的指令后，反復(fù)返回到相同的位置。再次強(qiáng)調(diào)，精度和重復(fù)精度要求可以達(dá)到數(shù)百納米量級(jí)。 

定制的 12 軸 Newport OEM 光纖對(duì)準(zhǔn)

配有環(huán)氧樹(shù)脂點(diǎn)膠系統(tǒng)

一個(gè)經(jīng)常被忽視的參數(shù)是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。一旦到達(dá)目標(biāo)位置，光纖必須在該位置保持幾秒鐘，以確保光纖固定（如環(huán)氧樹(shù)脂點(diǎn)膠和固化）完成后不會(huì)出現(xiàn)任何漂移。

為了最大限度地提高產(chǎn)量，位移臺(tái)顯然必須快速移動(dòng)。然而，要在不大幅增加成本的情況下實(shí)現(xiàn)更小的 MIM、更高的精度和更高的重復(fù)精度，需要在速度上作出取舍。因此，在選擇最佳電動(dòng)定位系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分了解應(yīng)用目標(biāo)。 

五十多年來(lái)，MKS 一直是運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域公認(rèn)的引領(lǐng)者和創(chuàng)新者之一。Newport 電動(dòng)位移臺(tái)和六足位移臺(tái)專為光纖對(duì)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，可廣泛用于研發(fā)、裝配和生產(chǎn)。

光子器件搜索算法

除了采用優(yōu)異的硬件外，高效的光纖對(duì)準(zhǔn)還需要與具體應(yīng)用和對(duì)準(zhǔn)過(guò)程步驟相匹配的位置搜索算法。MKS 已開(kāi)發(fā)了以應(yīng)用程序編程接口 (API) 形式提供的對(duì)準(zhǔn)算法，可在 Newport XPS-D 高性能運(yùn)動(dòng)控制器的固件中使用（見(jiàn)表 #1）。在對(duì)光纖對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行編程時(shí)，可將這些 API 函數(shù)用作執(zhí)行運(yùn)動(dòng)模式的命令。可以使用特定的搜索算法來(lái)查找首束光（即光束的邊緣），然后使用更快速、更精確的算法來(lái)定位峰值功率位置。第二種算法的選擇取決于光束是高斯分布還是具有多個(gè)峰值的平頂分布，有些算法可用于兩種類型的光束分布，也可以并行使用。

適用于 100 和 200 GB/通道的

OEM 光電轉(zhuǎn)換器

安裝在采樣示波器中的定制設(shè)計(jì)的 OEM OE 轉(zhuǎn)換器

MKS 能夠提供定制的 OEM 光-電 (OE) 轉(zhuǎn)換器，可安裝到采樣示波器中，用于在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)收發(fā)器進(jìn)行性能表征。OE 轉(zhuǎn)換器可根據(jù)特定的應(yīng)用需求進(jìn)行定制設(shè)計(jì)，包括頻率響應(yīng)、增益、噪聲和其他特性。如表 #2 中的各種通信協(xié)議所示，MKS 可對(duì) 100 GB/通道和 200 GB/通道的收發(fā)器進(jìn)行測(cè)試。

此外，MKS 還提供范圍最廣的 New Focus 即插即用型高速光接收器和探測(cè)器，可提供最低的噪聲和最純凈的響應(yīng)，并有數(shù)十種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品可供選擇。

轉(zhuǎn)自：MKS光電解決方案

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