索尼公布新型设备内光布线模块 最大传输率可达40Gbit/s

　　索尼于2012年4月公布了新型设备内光布线模块的详细情况。新型光布线模块配备在了索尼的专业摄像机“F65”，以及连接在F65上使用的录像机“SR-R4”中。该模块的最大数据传输速度为40Gbit/秒，可用于4K×2K影像的非压缩传输。该公司曾在2011年8月上市的笔记本电脑“VAIO Z”中采用了最大数据传输速度为10Gbit/秒的光布线技术，此次是首次用于40Gbit/秒的布线。估计索尼将以此次采用为契机，积极在其他产品群中引进光布线模块。

　　注1）这是能够以非压缩格式传输10bit彩色、120帧/秒4K×2K影像（29.9Gbit/秒）的水平。

　　无需聚光镜和反射镜

　　40Gbit/秒的光布线模块是索尼独自开发的产品 注2）。为了能够配备在F65和SR-R4中，“将光布线模块的成本降至与利用电布线基本相同的程度”（索尼的开发负责人）。与采用电布线相比，一般设备内光布线更适于提高数据通信速度、抑制来自传输通道的电磁辐射噪声，但引进成本较高。原因是要求安装光收发元件、对齐光纤的光轴以及提高连接器连接时的位置精度等。

　　注2）光学封装的基础研究得到了日本风险企业尖端光子（Advanced Photonics）的协助。

　　

　　图1：量产40Gbit/秒的光布线模块

　　索尼已开始量产最大数据传输速度为40Gbit/秒的光布线模块（a）。包括“CXN2006”、“CXN2007”和“CXN2300”三款产品。光源采用振荡波长为850nm的VCSEL（b）。

　　因此，索尼省去了光收发元件与光纤结合部分使用的聚光镜和反射镜（图2）。省去聚光镜和反射镜可以削减部件成本，另外由于光轴对齐变得更为简单，因此还削减了制造成本 注3。

　　

　　图2：在不使用聚光镜的情况下对齐光轴

　　为削减成本，索尼在没有使用聚光镜的情况下使光纤与光收发元件的光轴对齐。在硅转接板上以倒装芯片方式封装光收发元件，在该硅转接板上设置导孔，插入光纤后固定住，从而对齐光轴。

　　注3）无需聚光镜和反射镜有助于实现模块部分的小型化。

 

　　在模块内采用聚光镜和反射镜是为了使发光元件发出的光入射到光纤中，或使通过光纤发出的光入射到光敏元件中。因此，索尼取代聚光镜和反射镜采用硅转接板，从而使光耦合部的光轴对齐。此次将光收发元件与光纤光轴的偏差抑制在了±10μm以下（图3）。

　　

　　图3：光耦合损失降至约-1dB以下

　　为了在不使用聚光镜的情况下，使VCSEL发出的光顺利入射到光纤中，索尼提高了位置精度。比如，如果光纤与VCSEL的距离在50μm以下，而且VCSEL面方向的位置偏差在±10μm以下的话，光耦合损失可降至约-1dB以下。

　　为了提高光纤的位置精度，索尼在硅转接板上设置导孔，然后将光纤插入其中并固定住。而发光元件VCSEL（面发光激光器）和光敏元件（PD）则分别采用倒装芯片封装，以使发光部和受光部对准导孔位置。

　　导孔的位置精度和光收发元件的安装精度均不到±5μm。由此将光轴偏差抑制在了±10μm以下。

　　为了简化光耦合部，索尼还改进了电布线部分的高频设计。原因是与利用聚光镜和反射镜的传统构造相比，省去聚光镜和反射镜后传输通道的寄生电容、寄生电阻和寄生电感会增大。具体发生位置是VCSEL与驱动VCSEL的驱动IC之间的传输通道，以及PD与连接PD后段的放大器元件之间的传输通道。

　　如果是传统构造的话，一般情况下VCSEL和驱动IC、PD和放大器元件分别通过引线键合连接。而此次则经由模块基板的玻璃环氧树脂和硅转接板连接，由此寄生电容较大。虽然没有公布详细情况，不过可以确定索尼通过应用仿真技术等克服了上述课题。

　　改进连接器

　　不仅是模块部分，连接F65与SR-R4的连接器也采取了改进措施以提高光耦合效率。该连接器采用将配备光纤等的光连接器与普通“D-sub”连接器融为一体。然而，D-sub连接器向光纤输入输出光时的位置精度较低。因此，光连接器接合面的外侧和内侧分别配备了位置固定用端子（图1（a））。通过外侧端子将位置偏差抑制在±20μm以内，通过内侧端子将位置偏差抑制在±几μm以内。

　　另外，连接器部分的光纤也实施了改进，以提高光耦合效率。对端面进行倾斜加工后，可以抑制光纤端面的光反射。由此提高了光耦合效率。

模块布线索尼数据传输芯片

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