随着摩尔的法律越来越多地调查，工程师正在寻找替代技术来提高数据带宽和处理能力。一种这样的技术是光学互连技术。
研究人员Sumita Mishra，等。观察到有一波光学互连技术研究该公司主要致力于将光学系统与电气系统集成起来，以创建高速数据链路。
在这篇文章中，我们将讨论光在PCB设计中的地位，并评估光互连的一个新分支，它承诺更高的带宽和低噪声信号连接。
解决关于光的神话
根据，已经在电信中取代了传统的铜线，是用于更换几个因素的电气连接的灯光关于光通信系统的一章来自科罗拉多大学博尔德。考虑到5G网络的需要很高，这尤其相关。但在我们解释这些因素之前，有一种神话需要澄清光线。
有些人认为光比电流好，因为光比电流快，因此可以更快地把信息从一个地方传送到另一个地方。在某些情况下，这实际上是不正确的，因为光在光纤电缆中的传播速度比电在铜线中的传播速度要慢。
光的主要优势:高带宽
在数据连接中使用光的优点是光具有更高的带宽，允许每秒携带更多的数据比特 - 与电信号相比，光具有较高信噪比（SNR）的结果。
电光互连密度比较图。图片(修改)由IBM.
一个较高的SNR的一个贡献因素是纤维电缆本身几乎对其环境进行免疫，而经典电缆可以拾取外部电气和磁场（即EMI）。其他因素包括在没有它们相互干扰的情况下，在相同的光缆上发送多个光（红色，蓝色和绿色）的能力，有效地增加了整体带宽。在需要信号升压之前，光也可以在电缆上行进时间比电力更长时间。从而消除潜在噪声喷射的源。
要了解更多关于RF、光学和第三种选择RF Over Fiber之间的区别，请查看玛丽·克里斯汀诺关于这个问题的技术文章。
光学与PCB设计
到目前为止，光学系统主要是通过用于互联网技术的光纤电缆实现商业化。
但是，有多种技术在PCB上使用光学层来在组件之间传输围绕电路板的数据。这通过专门的90°凹槽来实现，可以产生光学通孔以将光反射到组件层。马来西亚 - 日本国际理工学院的研究人员（MJIIT）提出了一种90°光路转换装置，描绘了下面的这个概念。
提出了90°轻路转换装置。使用的图像礼貌MJIIT.
但是，虽然单个PCB上的光间连接是可能的，但它只会在一块板上提供本地带宽的增加。我们真正需要的是将单个pcb连接到光学背板的能力，这样大型计算机系统就可以通过数百块电路板传输数据。这样的系统将降低互连板的复杂性，而不需要许多光纤电缆。这也允许集成电路之间的直接光通信。
光学互连
解决光学互连问题，东海大学的一个研究小组开发了一种光学互连系统以及一种制造技术，方便地连接两个光通道在一起，同时最大限度地减少信号退化。
该系统依赖于开发的技术另一个能够创建光学插头的研究团队类似于典型的电针头。这些桥塞非常小，只有1000微米长，10微米直径，并且使用UV固化树脂和掩膜进行生长。
虽然这些插头能够传输光信息，但它们非常脆弱，当试图将它们连接到接收孔时可能会出现问题。该问题通过制造一个微孔阵列来解决，该微孔阵列使用锥形孔来接受光纤插头。下图显示了制造的插头和最终接受插头的锥形孔。
制造插头(左)和锥形孔接受插头(右)。使用的图像礼貌东海大学
通过利用一般光刻的常见问题很容易构建锥形孔：底切。光刻过程通常要求将放置在材料顶部的艺术品尽可能接近，否则将模糊地模糊，UV光可以在艺术品下固化。
然而，在这种情况下，研究人员使用了一个垫片，因此当紫外线闪烁掩模时，它产生锥形孔。
这张图显示了一个间隔物是如何让紫外光通过产生锥形孔的。使用的图像礼貌东海大学
当间隙为0.03 mm时，插头与锥形孔之间的连接信号下降了1.5 dB，当间隙为0.11 mm时，信号下降了4.8 dB。在这种设置中，至关重要的是，插头之间的紧密间隔不会导致通道之间的串扰，如果使用电子信号，这将是一个主要问题。
优化的层数将为未来的PCB设计带来突破吗?
通常情况下，关于新组件和材料的研究保证了持怀疑态度。作为工程师，我们询问是很自然的，这项新技术真的会产生重大影响吗?但是，当我们对光学互连的这种新研究时，我们可能会看到一些额外的承诺 - 仅仅是由于光学组件已经成功构建了一些额外的承诺。
正如阿加尔的Zachariah Peterson解释说，嵌入式光学互连，用于PCB中的超高速设计甚至在5G即将到来的时候成为一种必需品。因此，考虑到未来pcb的可能性，包括易于设计并提供高带宽和低噪声信号连接的光学层，这不是一个遥远的飞跃。
