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索尼在摄录机内部署光模块 加速光通信进入消费电子领域
   日期 2020-7-12

  在消费电子产品内部,通常采用电导线连接各种元器件,以完成电信号的采集、处理 、传输、转发和接收等功能。随着高清视频等应用带来的流量爆炸式增长,对电导线传输速度提出了越来越高的要求,而电导线在提高传输速度时会导致耗电量急剧增加,传输距离大大缩短。随着信息容量加大,电导线传输高速数据流已经越来越不堪重负,电导线的电耗、传输容量、体积、电磁噪声等问题加重,即将接近负荷极限。

  光纤由于传输容量巨大、传输损耗与速度无关、体积小、除收发器外无电磁噪声等众多优点,受到了研究机构和厂商的密切关注,不少厂商已经推出了基于光纤传输的消费电子产品标准和元器件。据国外媒体报导,索尼于2012年4月宣布,索尼的专业摄像机“F65”和连接F65使用的录像机“SR- R4”内部署了光模块。该模块的最大数据传输速度为40Gb/s,可用于4K×2K影像的非压缩传输。

  这是全球首款采用光纤传输数据的摄录机,暂时还不清楚将在何时推出。去年8月,索尼全球首家推出了采用光纤最大数据传输速度为10Gbit/s的笔记本电脑“VAIO Z”(C114注:该款产品国内部分商家有售,售价过万元)。产品开发的连续性,让我们可以猜测,索尼将会在更多的消费电子产品中采用光纤传输技术。

缘起“Light Peak”计划

  随着USB 3.0技术逐步成熟,各大PC厂商和零部件厂商纷纷推出了支持USB 3.0传输的产品,Intel公司却迟迟没有推出USB 3.0原生方案,并在2010年研发出了开发代码为“Light Peak”的光传输接口技术。

  Light Peak技术传输速率高达10Gb/s,单一接口便可以取代现在PC需要采用不同接口,包括USB、ESATA、Ethernet、HDMI等等,并可以向下兼容USB装置。同时出于降低成本的考虑,Light Peak也支持电接口,即苹果公司基于Light Peak发布的Thunderbolt技术。苹果公司并于2011年2月推出了支持Thunderbolt接口(电接口)的新款MacBook Pro笔记本。

Light Peak于2010年北京IDF Day0技术前瞻日曾经展示,但由于没有公布重要规格而未被注目,直至US IDF正式宣布Light Peak已准备就绪,将采用USB相同的接口,双向同步传输速度为10Gb/s,但在光收发器不断进步下,Intel预期未来将达100Gb/s。

  2011年更多的PC厂商开始支持Light Peak计划,其中索尼公司是最积极的参与者。但苹果、宏碁等公司均选择了Thunderbolt电接口技术,只有索尼继续在光接口上钻研。索尼不仅推出支持光接口的消费电子终端产品,更是参与了零部件的研发生产,例如本次在摄像机和录像机内部署的40Gb/s高速光模块,即是索尼自行研发生产。不仅如此,索尼还为降低光纤部署成本付出了不懈努力,并取得了大量成果。

降低成本的努力

  在2010年Inter推出Light Peak计划之初,并不受到业界的看好。Light Peak光传输技术推行面临三大难题:成本、耗电量和光模块尺寸,其中成本是重中之重。成本问题主要体现在:光轴对齐和光纤连接精度、光收发模块、光元件等。业界为了降低成本,采用了不少策略。光源采用价格较便宜的VCSEL(垂直腔面发射激光器),传输采用多模光纤,甚至可以使用塑料光纤,去掉光模块内APC光敏元件等,因为消费类产品利用的Light Peak无需光通信较高的可靠性和产品寿命,可削减部分部件节省成本。 

    除开以上降低成本的“通用性”策略,索尼另外采取了改进措施。在光模块内的成形部件上固定光纤时,填充树脂进行固定;使用硅转接板代替较昂贵的聚光镜和反射镜;另外由于光轴对齐变得更为简单,因此还削减了制造成本;索尼还改进了电布线部分的高频设计并改进连接器简化光纤耦合,提升耦合效率。另外,索尼利用自身的精细加工技术和对光学产品的深刻理解提高了安装精度,也降低了成本。

  日经电子称索尼40Gb/s的光传输已经降到与电传输同等水平。但总体来说价格仍偏高,只适用于高端产品。由于Light Peak光接口技术速率更快,且简化了接口,使产品更加轻薄,而且更加环保,可以预见的将来,只要价格下降到一定程度,功耗和尺寸问题得到解决,光纤传输将会逐渐部署到笔记本电脑、摄像机、手机甚至电视机等消费品之中,这将是一个极为广阔的市场。

USB3.0,Thunderbolt和Light Peak

  毫无疑问,接口技术的主流趋势是USB3.0,Inter现在也稳步推进对同为高速接口的USB 3.0的支持,该公司的新一代微处理器“vy Bridge”(开发代码)等利用的周边芯片组将标配USB 3.0功能,预计2012年支持USB 3.0的机型将大幅增加。例如在索尼推出支持光纤传输的摄像机F65之前,尼康推出了支持USB 3.0的数码单反相机“D800”。

  Thunderbolt技术和USB3.0较为相似,在Inter和苹果公司等支持下取得了较快的发展,不少厂商推出了支持二者的产品。两种标准是合作还是竞争,目前仍然未有定论。而光接口技术虽然一度被冷落,但在索尼的坚持下获得了新生。通过各种努力,索尼克服了可靠性、成本以及安装方面的巨大难题,推出了支持光接口的产品。由于支持该标准的厂商不多,而且目前需要10Gb/s及以上速率的应用并不广泛,对于消费类产品配置光传输技术的发展速度和广度,并没有明显的预期。但我们可以判断的是,光通信技术进入消费电子领域,如同FTTH光纤进入家庭一样,将是无法阻挡的趋势 。

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