Y9T65 华为硅光集成Combo PON OLT光模块
昨天写华为在OFC2023针对其两年前研发的CW 激光器（2021合集下第20-23页），提交了一组激光器的老化数据。
里边提到了一句，L波段的研发是为了PON做准备的，增大功率是为了弥补PON OLT如果要采用硅光集成的话，需要考虑集成光学的损耗。
今天把这个他家PON OLT集成光学背景补充一下
我对于PON与硅光集成的观点，写在2022合集下册的472-476页。简单说就是PON的功率预算非常大，与以太网的要求是有很大区别的。
2022年9月，华为的数据是采用16dBm的激光器，通过集成光学微环调制后，输出功率在3-5dBm之间。2023年OFC昨天写的这篇还要考虑更大功率的CW激光器光源。
华为的文章，提到2005年Hoya的PON与集成光学，这个事情有三个背景，2005-2010年的产业背景，一个是当时硅光找到了调制器的实现方式，（合集2022下第184-188页），产业界基于硅基氧化硅、磷化铟和硅光集成等几个光学平台的各种集成方案开始进行产业化探索。
另一个是，互联网泡沫，是咱们产业的大低谷，到了2003之后才逐步恢复，有了一些产业动力，其中一个主要市场就是FTTx的PON，（Y9T32 什么叫PON模块），在集成光学迫切的想找到新的市场，而PON的市场也急于找到一个低成本的产业技术，二者“看起来”有很好的结合效果。
当时产业界好多个公司推出基于集成光学的PON方案，比如Hoya Xponet
但是呢，十几年过去了，今天的产业我们是知道最终选项的，PON的光学组件依然是如下这一类。
约等于那一批要在PON上推广低成本集成光学的厂，基本上没有挣到钱，因为传统方案看起来丑一些，可真的便宜，而且性能好，发光功率超大（内部光学路径中的损耗极低），大功率预算与低成本，是传统光学实现的。
集成光学，由于损耗较大，没有满足PON的大功率输出的特点，其次，也没有实现真正的低成本，因为性能是基础。
后来，华为还想收购Hoya。所以才有了华为文献中提到的这个一掠而过的古老名词。
聊完前情，开始说一下硅光的OLT，华为这个结构，包括是4通道并行的combo OLT，就是前两天写的海信这个结构功能x4，（Y9T61从海信combo OLT斜面TO略聊小角度滤波片）
四倍combo PON OLT光学，目前是4个光模块，经过华为这个设计后，可改为两个，一个模块放8个激光器，包括TEC，透镜、隔离器等等，叫光源池，另一个模块放8个调制器与8个探测器APD以及配合的光路与电路。
光源池的概念，华为在2020年就发布了，就是ELSFP理念。外置可插拔CW光源。
探测器是传统结构，垂直入射，偏振不敏感。
我解释一下，华为这句话是针对硅光集成而言的，因为硅光波导损耗很大，要想降低损耗，很多厂家可以选择了扁平波导结构，天然的偏振敏感，对于硅外延锗做集成探测器的话，一是灵敏度不好，因为硅和锗的晶格不匹配暗电流大，响应度低，其次硅波导偏振敏感性，需要对接收端做偏振分集，（分开偏振，其中一个做旋转，然后再集合），处理起来非常麻烦，所以就选择传统方案的APD。
combo PON有四个波长，1270/1310/1490/1577，需要合分波设计，Y9T61写的就是这个合分波传统方案的难处。华为选择了集成光学的合分波设计。
MZ级联做合分波，我在光学器件封装中提到AWG与MZ级联的相同点与区别。在合集里写过很多家的各种处理。
其次选择了低折射率差的材料做MZ级联，解释一下这句话，这个低折射率差，也是针对硅光集成而言的，在2022合集下第128-131页，写过当年硅光集成做合分波的尴尬，简单理解就是硅的折射率的温漂系数很大，其次波导折射率差很大导致光场很小，二者简单结合，就是硅做合分波，波长会漂，损耗还很大。
那么低折射率的材料，主要是玻璃PLC，硅基氧化硅PLC，这在合集里都写过工艺流程的，不赘述，玻璃的主要成分是氧化硅，也就是波导的芯层与包层都是氧化硅，光场很大，损耗很小，且氧化硅的温漂系数比硅要小一个数量级，可以稳定的实现合分波设计。
我认为华为这个材料应该是硅基氧化硅PLC，好处是损耗小，2.5dB左右，损耗小，是针对性的。 硅基氧化硅PLC比传统方案的损耗来要大很多。但是比选择硅波导做合分波而言，硅基氧化硅的损耗就算是小太多了。
缺点也很明显，硅基氧化硅的尺寸很大。
combo PON最为敏感的是两个接收波长的分离，1270和1310nm的光，这篇文章也特意把这个波段给出了仿真数据，我重新画一下，算示意。
调制器，选择硅光集成的微环调制器，8个微环，我用红色标注一下。
激光的光，先从另一个光模块中通过光纤引导到OLT引擎模块中，通过光纤、PLC和分波片，再进入硅光芯片的波导中，上图的光波导有12个，8个是CW光源引入，经过调制后，有八组信号，分别把1490/1577通过一个耦合结构，合并在一起，输出是4个波导。
调制，采用了微环调制器，华为这方面发表了很多文章，如2021下第309-311页，combo PON OLT的调制速率不高，4个2.5Gbps，4个10Gbps, 带宽设计压力倒是不大，只是硅有温度敏感性，而微环调制也是波长敏感的，有些厂家通过热电阻和锗离子浓度来控制产业化的波长漂移，华为第一步先选择TEC做温度控制。
硅做微环调制器，有两个关心的点，一个是损耗很大，并导致了激光器的功率要求变化。
RX端，只经过了PLC的合分波，插损是2.5dB左右，比传统方案的1dB要大一些，不过还好啊。
Tx端，硅光的损耗就大了，整个光学节点有11dB损耗，进来的激光器功率是40mW（=16dBm），输出的光信号功率是2mW到3mW之间，（3-5dBm光功率），11dB的插损换算成百分比，92%的能量损耗，剩下的仅有8%。
对比一下，1dB插损，损耗20%，剩余80%
2.5dB插损，损耗45%，剩余55%
由于损耗大，所以需要更大的光源功率输入，才能保持光模块调制后的信号能量足以满足传输要求。当激光器的光功率增大，按昨天华为的可靠性公式确定好的一些参数，并且选Ea很好的0.7eV来计算，
我重新反推一下，华为的激光池，为了降低TEC的功耗，将激光器芯片的温度设置在60℃，8个激光器的模块功耗5.9W，没有说引擎的功耗。
加入光源选择昨天的激光器制造结构，那么40mW（16dBm），激光器等效寿命大于400年，功率升到到20dBm，寿命在130年左右，功率升高到24dBm, 寿命则降低到6年。
微环调制器的另一个关注点是啁啾，这种应用在数据中心内部互联，还好，传输距离很短。如果在PON上，按照20km起的距离，由于啁啾导致的展宽，再经过L波段光纤巨大的色散系数作用下，会导致极大的码间干扰。
这也是1577nm几乎没办法用DFB，而是选择EML的原因。
在这篇文章里，华为也没有提到色散导致的代价，以及传输后的误码率与灵敏度等值。而是给的背靠背的灵敏度值。
研究集成方案，有更多的理论与实测数据支持，对于未来的选择，就会更为准确些。无论将来产业界选择还是放弃这些方案，现在是学术型研究都是有价值的。
再次说一下我的观点啊，
每年听OFC和ECOC的技术报告后，会整理一下内容，这两三年整理的比较详细一些，对于平时有<光模块、芯片...>这个系列解读课程的，本身就包括平时增加的解析内容。这些是针对个人的，我就叫个人用户吧。平时交流交流技术，科普一下，算系统性的一个科普吧。
后来，有些公司，想只听听当年技术，那针对公司这种关注进展和当年技术点的，我就把这个称呼为企业用户吧，分两类，如需，可联系我同事。
