在当今数字化和通信领域的迅速发展中，光学技术扮演着至关重要的角色。为了满足高速数据传输、人工智能和云计算等领域的需求，科学家和工程师们不断探索和创新，以寻找能够实现更高效、更灵活光学器件的方法。其中，CPO技术和薄膜铌酸锂技术成为备受关注的焦点。CPO技术通过精确的相位调制实现光的操控，而薄膜铌酸锂作为一种具有优异非线性光学特性的材料，为光学器件的设计和制造提供了重要支持。本文将深入探讨CPO技术和薄膜铌酸锂技术之间的关系，以及它们对光学领域的重要意义。

CPO技术：光电一体封装，大幅降低功耗

CPO技术具有低功耗、高性能、高质量、高传输的优势，随着5G时代高带宽的计算、传输、存储的要求，以及硅光技术的成熟，板上和板间也进入了光互联时代，通道数也大 幅增加，封装上要求将光芯片与ASIC控制芯片封装在一起，以提高互联密度，提出了光电共封装(CPO)的相关概念。

CPO是指把光引擎和交换芯片共同封装在一起的光电共封装，这种方式能够使得电信号在引擎和芯片之间更快的传输， 缩短了光引擎和交换芯片间的距离，有效减少尺寸，降低功耗，提高效率。

CPO出货量从800G开始，未来市场空间广阔

CPO发展目前处于起步阶段，未来市场空间广阔。CPO出货量预计将从800G和1.6T端口开始，于2024至2025年开始商用，2026至2027年开始规模上量，主要应用于超大型云服务商的数通短距场景。

CPO将有效解决高速高密度互联传输

AI对网络速率的需求是目前的10倍以上，在这一背景下，CPO有望将现有可插 拔光模块架构的功耗降低50%，将有效解决高速高密度互联传输场景。基于CPO的设备最初将用于超大规模数据中心，此外，CPO预计将在一年左右的时间进入其他类型的数据中心，未来将进一步在边缘和城域网络、高性能计算和传感器等领域发挥更多优势。

CPO技术的成功应用离不开合适的材料基础，而薄膜铌酸锂正是在这一领域发挥着重要作用。作为一种具有优异非线性光学特性的材料，薄膜铌酸锂可以通过CPO技术的精确相位调制来实现光的操控和调制。其在光学调制器、光开关和光波导等器件中的应用为CPO技术提供了强大的支持。薄膜铌酸锂的特性与CPO技术的灵活性相结合，为光学器件的设计和制造提供了更广阔的可能性，推动着光学技术的不断发展和创新。

薄膜铌酸锂：体积显著变小，利于实现高度集成

铌酸锂晶体性能优异，在调制器制备方案中优势明显：

1) 铌酸锂晶体光电效应多，具有包括压电效应、电光效应、非线性光学效应、光折变效应、光生伏打效应、光弹效 应、声光效应等多种光电性能；

2) 铌酸锂晶体的性能可调控性强，是由铌酸锂的晶格结构和丰富的缺陷结构所造成，铌酸锂晶体的诸多性能可以通 过晶体组分、元素掺杂、价态控制等进行大幅度调控；

3) 铌酸锂晶体的物理化学性能相当稳定，易于加工;

4) 光透过范围宽，具有较大的双折射，而且容易制备高质量的光波导;所以基于铌酸锂晶体的声表面波滤波器、光调制器、相位调制器、光隔离器、电光调Q开关等光电器件在电子技术、 光通信技术、激光技术等领域中得到了广泛研究和实际应用。

当前有三种电光调制器制备方案，锐酸鲤性能优势明显，能够充分满足传输距离长、容量大的需求。根据材料不同，可分为硅基方案、磷化钿方案和锐酸理方案三种。锐酸理方案具有高带宽、低插损、较高消光比工艺成熟等优点。同时，传输距离长达100公里以上，容量超过100G，在100G/400G相于光通讯网络中有着广泛的应用。

三种主要调制器方案对比

铌酸锂方案虽有性能优势，但也存在不足：

1) 性能提升空间：受限于铌酸锂材料中的自由载流子效应，传统铌酸锂基光电调制器信号质量、带宽、插入损耗等 关键性能参数的提升逐渐遭遇瓶颈，且与CMOS工艺不兼容。

2) 尺寸问题：传统铌酸锂调制器由于尺寸较大，难以满足光器件小型化趋势。

3) 成本及价格问题：铌酸锂调制器价格数倍于磷化铟调制器，因此在中距离传输场景下磷化铟调制器更具优势。

薄膜铌酸锂调制器不仅继承了铌酸锂材料的性能优势，而且在体积、成本等方面有所改善

1) 薄膜铌酸锂调制器在性能和性价比上得到新的提升，在保留铌酸锂调制器原有的性能优势的同时使带宽获得突破；

2) 尺寸显著变小，解决了体材料铌酸锂体积较大难以集成的问题，可以实现高度集成;

随着尺寸的减小也使单位面板传输密度大大提高，成本方面有进一步下降的空间。

结论

CPO技术和薄膜铌酸锂技术的结合为光学领域带来了新的可能性和机遇。它们的出色性能和相互补充的特点为高速数据传输、光通信、人工智能和云计算等领域提供了更强大的工具和解决方案。随着不断的研究和创新，我们可以预见到更加精密、高性能的光学器件的出现，进一步推动科学和技术的进步。CPO技术和薄膜铌酸锂技术的协调配合将继续引领光学领域的发展，为我们创造更加连接和智能的未来。