光互连

科技工作者之家 2020-11-17

光互连是一种光通讯的方式,是用光纤或是其他光传输介质来在计算机内的各元件或子系统中交换资料。光纤的带宽比一般导线高很多,从10 Gbit/s到100 Gbit/s。

简介光互连是一种光通讯的方式,是用光纤或是其他光传输介质来在计算机内的各元件或子系统中交换资料。光纤的带宽比一般导线高很多,从10 Gbit/s到100 Gbit/s。

光互连已被用作电脑和行动设备连线的方式之一,也用在电脑的主板及设备上。

IBM已经建立一个波分复用的光互连通讯协定,若此技术成功,会产生第一个可以百万兆等级运算(每秒可以处理百万兆个指令)的电脑。其中会有波导管将八种不同颜色的光束发射到调变器的七个接口中,因此八个资料可以同时传送。多波长的光速延著芯片传播,再利用光学开关来切换方向。1

光通讯光通讯是一种利用光来携带资讯的通讯技术,也称为远程光通讯。不论利用电子仪器传收或以肉眼直接观察光都属于光通讯。光通讯技术最早可以回溯到数百年前。即1880年发明的光电话机是最早的光通讯仪器。

光通讯系统由发射器(transmitter)、频道(channel)、接收器(received)组成。发射器将资讯编码成光讯号;频道将讯号传送至目的地;接收器将光讯号重新转换成发送的资讯。当通讯系统的设备中不使用接收器时,也可以是借由人眼观察来解释讯号,简单的讯号如烽火、复杂的讯号则如光编译的色码或闪光摩斯密码等。

因为在地面上会受自然环境,如地形、气候及光可用性的影响,自由空间光通讯仅能太空中布署。1

光导纤维光导纤维(英语:Optical fiber),简称光纤,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,利用光在这些纤维中以全反射原理传输的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂。通常光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤中,光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。包含光纤的线缆称为光缆。由于信息在光导纤维的传输损失比电在电线传导的损耗低得多,更因为主要生产原料是硅,蕴藏量极大,较易开采,所以价格很便宜,促使光纤被用作长距离的信息传递媒介。随着光纤的价格进一步降低,光纤也被用于医疗和娱乐的用途。

光纤主要分为两类,渐变光纤与突变光纤。前者的折射率是渐变的,而后者的折射率是突变的。另外还分为单模光纤及多模光纤。近年来,又有新的光子晶体光纤问世。

光导纤维是双重构造,核心部分是高折射率玻璃,表层部分是低折射率的玻璃或塑料,光在核心部分传输,并在表层交界处不断进行全反射,沿“之”字形向前传输。这种纤维比头发稍粗,这样细的纤维要有折射率截然不同的双重结构分布,是一个非常惊人的技术。各国科学家经过多年努力,创造了内附着法、MCVD法、VAD法等等,制成了超高纯石英玻璃,特制成的光导纤维传输光的效率有了非常明显的提高。现在较好的光导纤维,其光传输损失每公里只有零点二分贝;也就是说传播一公里后只损4.5%。1

片上光网络片上光网络(Optical Network-on-Chip,简称ONoC)是一种针对MPSoC(多处理器系统芯片)的新型片上网络。传统的片上网络利用电子信号来传递资料,因此称为电子片上网络(ENoC),其效能和和效率会受到芯片中金属线远少于晶体管的数量差异所限制。在许多通讯领域中,光学通讯已成功的取代了电气通讯。随着光子学技术的进展,在片上光网络上已有许多相关的研究在进行。1

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本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学

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