الليزر حسب عامل الشكل ومعدل البيانات

يتحدد نوع الليزر داخل الوحدة بأمرين — المعدل لكل مسار الذي يجب أن يُضمِّنه الليزر، ومدى الإرسال الذي يجب أن يغطيه — وكلاهما ارتفع مع كل جيل من أجيال عامل الشكل. وتُخطِّط هذه الصفحة تقنية الليزر والمستقبل المستخدمة في كل مرحلة، من GBIC بسرعة 1G إلى OSFP بسرعة 800G.

القاعدة التقريبية

ويدفع المعدل في الاتجاه نفسه: حتى 10G يكفي ليزر بتضمين مباشر؛ وعند 25G يصبح DML حدّيًا فيحل محله EML/VCSEL-25G؛ ومن 50G PAM4 لكل مسار تهيمن مُضمِّنات EML أو الفوتونيات السيليكونية؛ وعند 100G+ لكل مسار تبلغ VCSEL سقفها.

جيلًا بعد جيل

1G — GBIC وSFP (من عقد 1990 →)

كان الطيف متعدد الأنماط لليزر FP مقبولًا عند 1.25 Gb/s؛ وجعلت VCSEL بصريات 1G متعددة الأنماط شبه مجانية. راجع GBIC، SFP.

10G — XFP وSFP+ (من 2002 →)

عند 10G أصبح EML وAPD معيارَين لأي مدى يتجاوز 10 km، وهو حيث أفسح CDR الداخلي في XFP المجال لتصميم SFP+ القائم على جهة المضيف (XFP، SFP+).

25G — SFP28 (من 2015 →)

ويصل RS-FEC مع 25G، ما يتيح لليزرات أرخص تلبية المواصفة عند نقطة BER قبل FEC.

40G — QSFP+ (من 2010 →)

وهي أول بصريات متوازية واسعة الانتشار في السوق؛ وأرست مصفوفات VCSEL على لوحة مع مصفوفة عدسات وفيرول MPO النمط الذي اتبعته كل وحدات SR4/SR8 منذ ذلك الحين (QSFP+، الشريحة على اللوحة).

100G — QSFP28 (من 2015 →)

و100G هو الجيل الذي دخلت فيه الفوتونيات السيليكونية الإنتاج بكميات كبيرة (PSM4، DR)، وحيث حدد الانقسام بين DFB غير المبرَّد (CWDM4، مدى 2 km) وEML المبرَّد (LR4، مدى 10 km) سُلَّم الأسعار (QSFP28).

200G / 400G — QSFP56 وQSFP-DD وOSFP (من 2019 →)

يجعل PAM4 من DSP جزءًا من كل وحدة ويدفع الليزرات إلى 100G لكل مسار — وهو مجال EML وSiPh (QSFP-DD، OSFP).

800G و1.6T — OSFP وQSFP-DD800 وOSFP-XD (من 2022 →)

اتجاهات شاملة

1. من التضمين المباشر إلى الخارجي — DML عند ≤ 25G، وEML/MZM فوق ذلك.
2. من ليزر لكل مسار إلى ليزر واحد لكل وحدة — يقسِّم SiPh مصدر CW واحدًا عبر المسارات.
3. من علب TO المحكمة الإغلاق إلى الشرائح العارية — الشريحة على اللوحة للبصريات المتوازية، ودمج SiPh لأحادي النمط.
4. يتقلص مدى VCSEL مع ازدياد المعدل — 550 m عند 1G، و100 m عند 25G، و50–100 m عند 100G؛ ويحل DR أحادي النمط محله حتى في وصلات مراكز البيانات القصيرة.
5. ينتقل المتماسك إلى الوحدات القابلة للتوصيل — يسع مستقبل النقل الآن داخل QSFP-DD.
6. القدرة هي الحد الجديد — تدفع EML المبرَّدة وDSP وITLA وحدات 400G/800G إلى 15–20 W، ما يدفع نحو LPO والبصريات المُغلَّفة مشتركًا.

لماذا يهم هذا في الترميز والتشخيص

بيانات التعريف التي يقرأها المبدّل — الطول الموجي، ومدى الإرسال، ورمز التوافق — بديل غير مباشر عن الليزر الداخلي. وترميز وحدة VCSEL SR4 كأنها LR4 لا يغيّر ليزراتها بطول 850 nm؛ وسيتوقع المضيف مدى إرسال أحادي النمط لا يمكنها توفيره. وتختلف بصمة DDM باختلاف نوع الليزر — انحياز VCSEL ببضعة mA مقابل انحياز EML بعشرات mA زائد TEC — فقيمة انحياز «طبيعية» لأحدهما تكون إنذارًا للآخر (أنواع الليزر، المستقبلات).

جانب معالجة الإشارة من القصة نفسها — من المضخمات المحدِّدة إلى DSP وLPO والمتماسك — موجود في التضمين وDSP؛ وجانب التغليف في التغليف الضوئي.