根据NTT的说法，光纤连接器的趋势包括新的和更小的设计的激增，光纤连接器标准化活动是国际电工委员会(IEC)最活跃的领域之一。截至2021年2月，IEC SC 86B(光纤互连设备和无源组件)在IEC中发布的文件数量仅次于TC 61(家用电器安全)，在工作中的文件数量仅次于TC 82(光伏发电)。
本常见问题将回顾无源和有源光学连接器的缩小，查看与更高带宽光互连和协同封装光学相关的发展，并在此过程中回顾该领域大规模标准化活动的一小部分。
广义上讲，光纤连接器由两种相互关联的技术组成，即连接器光接口和光纤连接器接口，这两种技术都是独立小型化工作的重点(图1)。在物理连接中，连接器光接口与光纤芯对齐并贴在一起。套圈用于对齐光纤芯，有标准规定了光纤芯附着所需的套圈尺寸。套圈是封闭在连接器外壳，包括弹簧压在一起的双方。光纤连接器接口标准规定了连接器外壳所需的尺寸和弹簧力，
直到最近，带有2.5毫米护套的FC型连接器是最常见的光纤连接器。它正在被SC和LC连接器所取代。SC连接器也有一个2.5 mm的套圈，但是用闭锁式连接取代FC连接器的螺钉连接，以简化和加快部署。较新的LC连接器也使用闭锁式连接，但有1.25mm的套圈，以支持增加互连密度。FC、SC和LC连接器均符合IEC标准。
最新开发的一种光学连接器是LC连接器的十分之一，不需要拼接托盘进行组装，同时还提供良好的热性能(图2)．它有多种连接方式，专为高密度5G电话、医疗系统和光纤传感设备而设计。它目前正处于IEC标准化过程中。
有源光缆
AOCs (Active Optical cable)常用在数据中心、高性能计算网络(如InfiniBand)中。AOC是由两个或两个以上的可插拔电子模块与互连光纤电缆组成的预制组件。通过集成电子和光纤，整体解决方案尺寸减小，性能增强。有些实现可能在电缆的一端有一个模块，在另一端有多个模块。例如，aoc的一端有一个100gb /s模块，另一端有四个单独的25gb /s模块，使四个服务器连接到一个交换机端口。光接口被IEEE称为物理介质依赖层(PMD)，一般由IEEE 802.3以太网标准定义。然而，对于100G以太网这样的高速互连，标准化是一个持续的过程。
Mini aoc符合SAS 2.1 (6Gb/s)、SAS 3.0 (12Gb/s)行业标准，以及SAS管理接口SFF-8449、屏蔽线缆、SFF-8636通用管理接口、SFF-8644迷你多通道屏蔽集成高密度连接器接口标准，均来自存储网络行业协会(图3)．Mini aoc设计用于企业存储系统中的高密度I/O应用，如盒子到盒子、服务器到交换机、服务器到存储等。它们支持PCI Express Gen3 (8Gb/s)应用，可在高达48Gb/s的总带宽下运行，并能够使用多模光纤传输高达100米的数据。
超级计算机连接
垂直腔面发射激光器(VCSEL)技术被用于构建具有超快速传输能力的aoc，并符合4级四小尺寸可插拔(QSFP+)功耗要求(图4)。虽然这些aoc不一定更小，但它们在相同的形式下提供了更高的带宽，从而有效地缩小了整个解决方案的大小。它们两端有四个HDR收发器，以100Gb/s的速度交叉连接100Gb/s HDR100 (2x 50G-PAM4)。这使得连接4个交换机只使用4个交换机端口和一个AOC，而不是4根单独的电缆和8个交换机端口。这些AOC设计用于具有严格性能要求的超级计算机，超过以太网AOC行业标准，可支持短、中、远程可扩展性和各种互连拓扑，具有高信号完整性和可靠性。他们支持四数据速率(QDR)和FDR10 (40G)， FDR (56G)， EDR (100G)高达100m, HDR (200G)和NDR (400G)高达150m。
Co-packaged光学
为了解决超级计算机和云数据中心的下一代带宽和功率挑战，人们将重点放在用更高密度和更高速度的协同封装光学器件(CPOs)取代aoc上。(图5)．CPOs是光学和硅在单一封装衬底上的先进异构集成。CPOs将合并光纤、数字信号处理(DSP)、开关asic和新的封装技术。今天的连接器光接口和光纤连接器接口将被单一的紧凑高性能集成互连结构所取代。
一旦实施，预计cpo将带来诸多好处，包括:
- 机架密度增加50%
- 更高的带宽密度
- 模具边缘可达500gbps /mm
- 多达64根单模光纤连接在一个模具上
- 功率降低30%或更多
- 互连功率< 1pj /bit
- 系统热管理处理能力超过100w /cm2
- 每比特光学成本降低40%
- 集成硅光子学的使用有望实现大批量制造
- 更高的可靠性和运行效率
联合封装光学联合开发基金会(CPO JDF)已成立，旨在为行业开发开放规范提供最终用户指导和建议，以实现高度集成光学元件的系统集成。
CPO JDF已经定义了3.2 Tb/s CPO收发模块的技术规格，该模块预计将成为实现低功率51.2Tb/s交换机的基石，在交换机ASIC边缘布置了16个模块。CPO JDF提出了两种开发3.2 Tb/s CPO收发器的方法，一种是基于400GBASE-DR4(共有32个Tx/Rx光纤对)，另一种是基于400GBASE-FR4(8个Tx/Rx光纤对)。
预期的CPO收发模块将包括数字信号处理器、调制器驱动器和反阻抗放大器ic，以及集成硅光子学(SiPho)。400GBASE-FR4模块规格包括光多路复用器和解复用器部分，并支持长达3公里的双工单模光纤。此外，400GBASE-FR4模块将提供两个版本;一个带有外部激光源，另一个使用SiPho内置在收发器中的激光二极管。SiPho配置包括备份激光器，以确保所需级别的可靠性。
CPOs可能不是万灵药
与目前的AOC方法相比，cpo的发展也存在一些缺点:
- 连接到交换机的光纤数量越多，将增加从每个CPO到前面板和整个网络的光纤路由的复杂性，这可能会降低CPO互连密度增加带来的一些好处。
- 如果CPO发生故障，具有集成CPO的交换机可能很难甚至不可能修复。在预期的架构中，CPO开关直接焊接到主板上。在连接过程中，即使有一根纤维损坏，整个CPO都必须更换。此外，如果CPO在现场发生故障，修复将是昂贵的，并可能抵消任何预期的成本效益，增加数据中心的运营成本并降低其可用性。
总结
光连接器标准化是IEC最活跃的领域之一。光纤互连的小型化是连接器光接口和光纤连接器接口的追求。其中一个结果是在标准光连接器中用1.25 mm套圈取代2.5mm套圈。下一代设计已经投入生产，但尚未标准化，将这些互连的尺寸缩小到原来的1 / 10。有源光互连也正在经历小型化过程，预计将导致CPO技术的发展，该技术将使机架密度增加50%，功耗减少30%，有效成本/比特降低40%。
参考文献
联合封装数据中心光学:机遇与挑战工程技术学会
Co-Packaged光学、博通
联合封装光学联合发展基金会
适合狭小空间的光学金属连接器住友电气
IEC中光连接器的最新标准化活动， NTT技术评论
存储网络行业协会, SNIA
了下:连接器技巧
