随着数据通信和互联应用等对带宽的要求越来越大，人们越来越重视数据中心及高性能计算应用的带宽和密度。在获取40Gb/s带宽性能时铜互连面临着巨大的挑战，它们的功率和尺寸要求无法有效应用于更高带宽。因此，大家都在逐渐转向使用可以处理更高带宽的光互连，以便获取更长的流程长度、消耗更少的功率、提高电磁噪声抗扰度并提供比铜解决方案更灵活的布线管理。
相对于传统的光传输网对各类协议和波长的严格规定，数据中心光网中对器件波长的分配和传输距离并没有严格的规定。下一代数据中心的特征主要有：非标准、单模光纤、1km传输、同带宽、低成本和低功耗。
针对数据中心的数据速率和传输距离的要求，机架内部互联将以10G SFP+ SR模块为主，同一排机架间互联则包括AOC系列（40G Quadwire，100G Cwire）和可插拔系列（40G QSFP+和100G CXP），数据中心的楼楼之间和楼层之间将全采用插拔系列（10G SFP+ LR， 40G QSFP+ LR4, 100G CFP LR4， 100G CFP DWDM）。
当前数据中心网用光模块的结构类型多为40G QSFP+。从传输距离上看，数据中心光网中的光器件可分为短距离传输和长距离传输两种。
短距离的40G-SR4 QSFP+通常采用850nm 面发射激光器VCSEL阵列芯片和探测器阵列芯片作为发射和接收芯片，通过多模带状光纤实现光模块间的对传，如图8所示。由于VCSEL激光器的宽光谱和多模光纤较大的弯曲损耗，该光模块的传输距离通常只有100m-150m。由于VCSEL和PD芯片均为面型，为实现同多模光纤的耦合，可以有光路弯折和电路弯折两种解决方案。为避免电路弯折引入的较大电学损耗，实现单通道10G传输，光路弯折的方案更为理想。器件结构上，VCSEL阵列芯片通过高精度贴装的方式，实现同聚合物反射镜的混合集成。采用优化反射镜和耦合透镜的位置和通光孔径，可以实现VCSEL芯片和多模光纤间较高的耦合效率。
图 40G 光迅科技QSFP+光模块和器件技术
长距离的40G-IR4/LR4 QSFP+器件也有较大的市场，随着数据中心规模的不断扩大，基于VCSEL的光模块难以满足300m以上的传输距离要求。从器件成本上看，多模光纤的成本一直居高不下，且其MPO接口相对于单模光纤的LC接口，在维护和安装上的劣势也较明显。
在长距离QSFP+集成器件中，基于硅光子学的集成器件由于其基于CMOS工艺的低成本、大批量生产、低功耗、单片集成等优势，成为目前长距离数据中心光网中最有前景的解决方案。
伴随着高性能硅基光电器件在各个领域的突破，硅基光电集成芯片也已经从呼之欲出发展到了可以实现商业化的水平。美国Cornell大学的Lipson小组制作了硅微环谐振腔调制器与锗波导探测器集成的光的传输链路，该系统实现了3 Gbps的数据传输率。相较于已有的基于MZI调制器的收发模块，最显著的优势是结构紧凑和功耗低：微环半径仅为6μm，系统整体长度仅250μm；总的能量损耗只有~120fJ/bit。在2008年IV族光子学会议上，美国Luxtera公司[]报道了他们的单片集成4×10Gb/s WDM光收发器[5]，如图9所示，整个芯片是在Freescale的130nm SOI CMOS工艺线上制作而成，除了光源是通过光纤外接之外，光波导、光调制器、波分复用器、Ge探测器等都被集成到了同一芯片上。另外Intel公司也报道了一种的硅光子集成光发送模块，该芯片中包含有8路高速调制器和波分复用/解复用器，单个芯片的总数据传输速率达到200 Gbps[6]。2010年，IBM公司也开发出了基于130 nm CMOS技术制备的波分复用光收发回路芯片，实现了硅基光电器件的单片集成[7]，如图10所示。该芯片包括电学的振荡器、放大器、驱动电路，光学的波导、耦合器、滤波器、探测器、调制器、光开关。该芯片可以实现50 路光信道，每路信道20 Gbps的光收发，即1 Tbps的光收发功能，而面积仅有5×5 mm2，其集成度提高了近10倍。硅基光电集成芯片的迅猛发展必将把硅光子学的发展推向新的高度。 
