前言:
两天前写《光通信研究》新一期发布的文章中,有两篇是激光器相关的,其中一篇的高速EML,Y9T102 太原理工&光迅:43GHz EML
另一篇是一个综述文章,《高速直接调制半导体激光器研究进展》。
刚好这几年,我也在学习和整理这一类的内容,近一个月整理的,如下
以前也写过不少,包括原理和结构,与高速率相关的EML以及直接调制DML等,略微列举合集几项。
这篇综述里边提到的技术细节,暂不评价,只说引言部分的两句话,这个其实挺重要的。
首先,确定激光器应用场景:应用领域是5G前传和数据中心传输距离100m到10km之间。
其次,确定了DML与EML的界限:以10km为界,≤10km场景下大多数使用DML,>10km场景下使用EML,(匡国华强烈不认同这句话)。
因为综述,整理了从上世纪90年代到2021年,跨度超过二十年,带宽甚至超过100GHz(理论上可以调制200Gbps以上的信号速率),的直接调制激光器的研究进展。
那么以10km为界划分DML和EML应用,会引起极大的误解。
DML传输距离的长短,与很多因素相关,与带宽有关,与横模有关,与纵模有关,与啁啾系数有关,与消光比有关,与调制格式有关,与光纤的色散系数有关....
应用场景的5G前传与数据中心10km以内传输距离,这里边暗含了几个条件,消光比是有明确的标准定义的,调制格式也是明确标准定义的,波长也是有明确定义的,采用的光纤类型也是有明确定义的,知道光纤类型以及传输波长,就能倒查光纤的色散系数。
另外,5G前传与数据中心10km以内传输距离里,如果(亲们,是如果啊)采用DML的话,绝大多数选择DFB作为DML的首选激光器类型,但不是唯一可选类型,比如合集里提到过旭创的ECL-DML,就不是用光栅来选模的。如果选择DFB做直接调制的话,啁啾系数基本上也在一个范围内,横模和纵模的模式也是基本可知的。
再回看之前的那句话,DML传输距离里的很多因素,被应用场景给固化下来了。但是带宽这个事情,还存在很大的不同。
DML传输距离的长短,与很多因素相关,与带宽有关,与横模有关,与纵模有关,与啁啾系数有关,与消光比有关,与调制格式有关,与光纤的色散系数有关....
5G前传,在早期用的是NRZ编码,25Gbps速率,在2022年启动的第二代前传技术,则开始推向PAM4编码,50Gbps速率,用于扩容。
数据中心内部距离主要是2km以内,100m以内主要选择VCSEL的多模通信,在100m-2km的范围内,是单模通信为主。在综述所述的应用场景内,则重叠的部分是100m到2km,刚好是DR与FR的传输距离
上一代,NRZ编码,25Gbps速率,DFB做为DML用于传输100m到2km,是没问题的。
这一代,400G应用,则有了50Gbps速率,100Gbps速率,两个大类,都是PAM4的调制格式。这里边很多公司选择了EML作为这个跨段的激光器芯片啊。
下一代,800G应用,是以100Gbps PAM4和200Gbps PAM4为主,这个场景下,需要带宽大约是30-55GHz范围内,理应包括在综述的范围内,可是DML不仅不能覆盖10km的传输,甚至都不一定能覆盖500米的距离啊。EML带宽在55GHz以内,还需要考虑能不能覆盖2km的传输,这个应用有些公司已经在选择MZM的调制器了。
重新划线啊,我提到的几个数字,在坐标轴画一下
在确定了(啁啾、波长、色散、格式等)基本范围后,只考虑带宽与传输距离的话,采用直接调制DML还是电吸收调制的EML,二者应该是一个距离带宽积的界限,而非单纯的距离为界。
今天闲聊几句,激光器的应用场景与激光器类型的分界面,这是一个挺重要的常用技术划分界面,容易对产业里普通工程师造成误解。
这周日9:00-12:00,14:00-17:00,有500多页PPT来解析光芯片封装与可靠性,其中5G前传的25Gbps的封装和用于数据中心的25Gbps的封装不一样,这取决与工作温度以及寿命和故障率的要求差异。由于封装不同,导致带宽也会产生差异。EML的封装类型也有涉及,带宽与封装方式有很大的关联关系。
5月7号是半导体芯片的议题,包括CW DFB、高速/超高速的DML DFB、高速EML等等。