梳状激光器如何重塑 AI 数据中心光链路

光学频率梳从单个激光器产生多个波长，而不是为每个通道使用单独的激光器，随着AI数据中心每根光纤扩展到16个以上波长，这降低了功耗、成本和故障点。

2026年9月24日

建设AI集群的数据中心运营商需要在不大幅增加电力和空间预算的情况下获得更多带宽。一个新兴的答案是更好地处理承载数据的光。

波分复用（WDM）通过在同一根光纤中发送多种颜色的光来提高光纤容量。问题在于经济和运营层面：运营商需要足够多稳定的波长，成本合理、功耗适中，并且具有高可靠性。

传统方法——每个波长使用一个单独的激光器——随着通道数量攀升而日益吃力。每增加一种颜色就带来另一个激光器、驱动器和控制环路，增加了功耗、成本和潜在故障点。光学频率梳发生器采用不同的方法，从单一光源产生许多等间距的波长，而不是使用单个激光器阵列。

基于频率梳的光源并不新鲜。它们已在电信研究中流传多年。但许多设计所设想的共封装光学仍更接近试点而非量产。

“从潜力上看，梳状激光器让你能够把多得多的波长、以紧密得多的间隔打包在一起，而无需担心干扰，”Pilot Photonics创始人兼首席技术官Frank Smyth在接受Data Center Knowledge采访时表示。

在频谱分析仪上，梳状光源显示为等间距的谱线，形似梳齿。在激光器阵列中，波长数量与元件数量直接相关。增加一个波长，就要增加一个激光器、驱动器和锁定环路。

“频率梳打破了这种关联。一个泵浦激光器和一个氮化硅芯片一次性产生所有波长，位于由谐振器本身设定的网格上，因此硬件不会随着通道增加而增长，”Solinide首席执行官兼联合创始人Marcello Girardi告诉Data Center Knowledge。

阵列能很好地处理少量通道，但随着通道数量上升，它们会触及极限。“四个波长是已解决的问题，阵列能很好地解决，”Girardi说。“困难从八个开始，到16个时，元件数量就会限制你。”

由于频率梳的波长来自一个泵浦激光器和一个无源谐振器，间距是通过光刻设定的，而不是逐个调谐的。

Quintessent产品管理总监Steven Estrella表示，与传统的连续波分布式反馈（CW DFB）阵列相比，在相同通道数量下，频率梳减少了所需的激光器数量。“这意味着故障点更少，从而提高可靠性，同时也降低了在变化环境中进行波长控制的复杂性，”他说。“在当前InP[磷化铟]CW DFB激光器供应短缺的情况下，减少所需激光器数量比以往任何时候都更重要。”

数据中心多年来一直使用粗波分复用——通常每根光纤四个间隔较宽的波长。更密集的电信式方案现在将8到32个波长更紧密地打包在一起。“现在你面临更具挑战性的波长漂移和激光器阵列制造良率问题，”Smyth说。“而这正是梳状激光器可以提供优势的地方。”

频率梳可能首先落地之处

对于首批部署的滩头阵地，各方意见不一。Quintessent瞄准30至100米的链路距离。“我们的梳状激光器旨在为机架内和机架间的DWDM链路提供动力，”Estrella说。“这是梳状激光器技术的另一个优势，因为功耗和带宽问题在机架内最为突出。”

Xscape Photonics首席执行官兼联合创始人Vivek Raghunathan表示同意，他指出GPU与交换机之间的纵向扩展链路足够统一，可以标准化设计。

Girardi看到了不同的起点：“第一个应用场景是横向扩展，即行与行之间，因为那才是共封装光学实际部署的地方。”他同意纵向扩展是更好的长期选择，但表示它有待下一代光学纵向扩展网络。

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Smyth指出，目前用于横向扩展的每波长输出功率存在限制，尤其是随着每通道速率攀升，不过他表示他的公司正在努力缩小这一差距。

Raghunathan表示，通过在许多波长之间分摊一个泵浦激光器和控制环路，而不是为每个通道复制整条链路，链路级总功耗可下降2倍到3倍。更低的链路功耗减少了冷却需求。而当光源位于可更换的前面板模块中而非封装上时，这些瓦数就从GPU芯片所争夺的预算中省了出来。这种放置方式还让运营商能够更换光源——最不可靠的光学元件——而无需触碰系统的其余部分。

今天什么是现实，下一步是什么

梳状激光器此前一直难以获得采用。独立分析机构Cignal AI的《光学元件初创企业追踪报告》（2026年7月）提到了对单点故障风险、可调谐性和稳定性的担忧。

成熟度因公司而异。“各家厂商似乎都处于实验室演示和评估套件之间的某个位置，”Smyth说。

Solinide表示其产品已经出货。“我们有产品，而且在卖，”Girardi说。“如今我们出货的是机架式单元而非模块，所以价格处于不同的类别，原因在于外形尺寸和产量，而非技术。”

全行业仍然缺失的一个关键使能因素是用于共封装光学的标准化外部激光源模块。目前尚无合格版本。Girardi预计2027年出原型、2028年量产，届时他也预计成本将下降到足以实现对成熟可插拔光学的交叉替代。

Estrella表示，Quintessent正在向客户提供其梳状激光器样品。

标准与锁定

标准将决定梳状激光器的部署会成为一个多厂商市场，还是仍与少数几个封闭系统绑定。ELSFP（外部激光源小外形可插拔）涵盖物理光源模块，而OCI MSA（光学计算互连多源协议）则涵盖更广泛的互连。这些努力合在一起，将使运营商能够认证一个插槽，而不是某个特定厂商的技术栈，从而有助于避免单一供应商锁定。

“当平台从8个通道迈向16个及以上时，正是WDM的扩展超出了现有激光器阵列所能提供的程度，这标志着梳状激光器从若干选项之一转变为架构本身，”Raghunathan说。

Smyth总结了这项技术与更广泛采用之间仍然存在的障碍：“从这里到更广泛采用之间最大的障碍，是每波长功率和高良率制造。”

Sean Michael Kerner是一名IT顾问、技术爱好者和动手实践者。他为行业和媒体机构提供技术问题方面的咨询。

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