咱们区分了几个名词,今天把这几个名词继续扩大一下范围。
在光模块不断发展的过程里,有两个现象:
第一个:需要用光放大器的地方越来越多,可选的方案有两大类,SOA与EDFA,通常倾向于在线路中选择EDFA,在模块侧选择SOA。通常会把这两个产品做比较,既然能做比较,意味着二者有非常多的相同点,有些许的不同而已。
第二个:在CPO的大功率光源,可以采用MOPA来替代CW大功率激光器,实现更低的成本。今天也把MOPA(也是光纤激光器的一种)与CW的激光器的相同点聊一下。
EDFA是掺饵光纤放大器,Erbium Doped Fiber Application Amplifier,用EDF做的放大器。为什么EDF可以放大?与SOA的原理是一样的。
SOA,叫半导体放大器,这种半导体不是普通的半导体,而是具有“增益”的半导体,比如InGaAsP这种材料,什么叫增益,简单理解是具有能量转换的材料,可以把电能(电流的动能)转换为光能,可以把光能(泵浦光)转换为(信号光)光能,
所以在有些相同原理的图示结构中,有些厂家标注SOA,有些厂家则Gain。
EDF,掺饵光纤,饵是一种增益物质。
普通光纤和掺饵光纤的区别
普通的光纤,只约束波导,通过芯层与包层的折射率差来实现的,掺饵光纤则是增加了一层增益材料饵离子
由于饵属于增益材料,掺饵光纤有时候也叫增益光纤。
由于饵属于稀土,掺饵光纤属于掺稀土光纤的一种。 稀土并不是指什么土堆的土,而是在元素周期表中的一族元素,SOA的增益材料用的是磷、铟、砷、镓对吧,是在IIIA与VA族里的,所以也叫三五族增益材料。
饵是在IIIB族中的镧系
EDF,可以将泵浦光的光能,转换为信号光的光能量,实现光信号的放大,由EDF组成的放大器叫EDFA,这个A和SOA的A是一样的,Amplifier
半导体Gain芯片,可以将PN正偏流过的电流的动能,转换为信号光的光能量,实现光信号的放大。这个增益芯片是能独立做放大器的,所以用于放大的半导体增益芯片,也叫做SOA
SOA与EDFA的区别
SOA小,EDFA大
SOA的噪声大,性能弱,线性区间窄,EDFA的放大效果要好很多
SOA的增益介质是四元化合物,可以调整放大的波长范围,而EDFA掺的是饵,这是一种元素,不能调整波长范围。如果换做其他的稀土元素,比如铥,当然可以调整,只是技术成熟度与性价比与饵相比没有产业优势。
把增益介质加上谐振腔,就能做激光器
半导体增益介质,加上或FP谐振腔,或光栅分布式微型谐振腔、或微环谐振腔等,就是咱们的LD,半导体激光器二极管大类下的,FP激光器,DFB激光器、多波长激光器等等。
EDF的掺饵增益的光纤,加上外部谐振腔,就是“光纤”激光器,经常给PCB钻孔的那种大功率激光器,比如给光模块中光器件的金属上打标的那种大功率激光器....
为什么要用MOPA来做CPO的光源?
2022年OFC的workshop里,在提到CPO未来的发展时,博通发布了CPO和大功率的外置光源,Y8T90 用于CPO的ELSFP, Y8T71 博通CPO
像Ranovus开始和Lumentum合作,采用大功率外部光源,Y8T93 Ranovus CPO
5月28号,我会用5个小时左右分析一下今天的OFC workshop的各家观点的变化,还有论文中的一些光器件技术进展。具体联系客服18140517646获取登录方式。
对于51.2T的CPO型交换机,需要大约10W的光能量才足够512个100G的硅光调制器使用,今年的OFC,Lumentum推出这种DFB前端增加SOA,实现功率放大的芯片。
今年提及的另一种方式是用MOPA来降低成本,Y3T2 MOPA
MOPA,叫Master Oscillator PowerAmplifier,
MO是主振荡器,啥叫振荡器? 在这个环境中就是激光器,为啥激光器也叫振荡器?
在相干光模块里有个LO是吧,这是Local Oscillator,这个振荡器特指的激光器,在本地的激光器。
激光器叫做振荡器,是因为激光器LA(或叫LASER),这个A是放大,和SOA、EDFA的A的放大是一个意思,只是放大的原理不同。
激光器是通过谐振放大的,谐振,也叫共振,也叫干涉,都是“振荡”后的特定波长的能量不断叠加,进行放大的。激光器也叫振荡器,是一种特殊的振荡器,光学振荡器。
MO=DFB
接着聊PA,功率放大,在这个场景里特指的光学功率放大,是用EDFA可以实现。EDFA可以比SOA有更大的放大增益,实现更大的光功率输出
所以在OFC的这个激光器光源的替换类型中,说的原理是通的,只是用的名词不一样而已。
大功率DFB,可以用于CW光源,提供给调制器
功率不足,可以用DFB+SOA的方式,来提高功率,DFB和SOA,可以是分立式的,也可以是集成式的,毕竟他们的材料体系可以兼容,区别在于DFB用微型谐振腔(振荡)来(选择特定波长实现)放大,SOA用增益介质来放大,他们的能量转换效率不同,放大方式不同。
如果功率还需要进一步加大,则用DFB+EDFA的方式来实现,这叫MOPA,普通的DFB也可以换成SGDBR的窄线宽激光器,或其他,这都属于MOPA,重点在于PA的放大从SOA换成了EDFA而已。