लेज़र के प्रकार: VCSEL, FP, DFB, EML, ट्यून करने योग्य, SiPh

छह तरह के लाइट सोर्स लगभग हर बने हुए ऑप्टिकल ट्रांसीवर को कवर करते हैं। ये इसमें अलग होते हैं कि रोशनी कैसे बनती है, इसे कैसे मॉड्युलेट किया जाता है, तरंगदैर्ध्य कितनी शुद्ध है — और इसलिए लागत, रीच और उपयुक्त फ़ाइबर में भी अलग होते हैं।

एक नज़र में

VCSEL — वर्टिकल-कैविटी सरफ़ेस-एमिटिंग लेज़र

रोशनी वेफ़र के लंबवत निकलती है, इसलिए VCSEL को वेफ़र पर ही टेस्ट किया जाता है, ऐरे में बनाया जाता है और साधारण लेंस से मल्टी-मोड फ़ाइबर से कपल किया जाता है। ये सबसे सस्ते और सबसे कम पावर वाले लेज़र हैं और यही वजह है कि शॉर्ट-रीच ऑप्टिक्स (SX, SR, SR4, SR8, AOC) जितने की क़ीमत पर मिलते हैं उतने की मिलते हैं। सीमाएँ: सिर्फ़ मल्टी-मोड फ़ाइबर पर 850 nm, इसलिए रीच मोडल बैंडविड्थ से तय होती है — लगभग 1G पर 550 m, OM3/OM4 पर 10G पर 300–400 m, 25G पर 100 m, 50G PAM4 पर 70–100 m। प्रति-लेन रेट लगभग 100G PAM4 पर सीमित है, यही वजह है कि 800G SR8 बड़े पैमाने पर प्लान की गई आख़िरी VCSEL जनरेशन थी। देखें चिप-ऑन-बोर्ड।

FP — फ़ैब्री–पेरो

सबसे सिंपल एज-एमिटिंग लेज़र: दो क्लीव्ड फ़ेसेट कैविटी बनाते हैं और यह एक साथ कई लॉन्गिट्यूडिनल मोड पर लेज़ करता है। यह चौड़ा स्पेक्ट्रम फ़ाइबर में फैल जाता है (क्रोमैटिक डिस्पर्शन), इसलिए FP लेज़र कम रेट और छोटी सिंगल-मोड रीच तक सीमित हैं — 1000BASE-LX पर 10 km, 2.5G पर 2 km। सस्ता, अनकूल्ड, आज ज़्यादातर लेगेसी।

DFB — डिस्ट्रिब्यूटेड फ़ीडबैक

एक्टिव रीजन के साथ एच्ड की गई एक ग्रेटिंग एक ही लॉन्गिट्यूडिनल मोड को मजबूर करती है: संकरी लाइनविड्थ, स्थिर तरंगदैर्ध्य, और 10–40 km के लिए पर्याप्त पावर। डायरेक्टली मॉड्युलेटेड (DML) DFB, 10G LR, 25G LR, CWDM4 और रंगीन CWDM SFP का वर्कहॉर्स हैं; ~0.1 nm/°C का ड्रिफ़्ट एक तरंगदैर्ध्य या 20 nm CWDM स्पेसिंग के लिए ठीक है, इसलिए ये अनकूल्ड चलते हैं। DWDM के लिए वही लेज़र 50 GHz स्लॉट बनाए रखने के लिए एक TEC पर रखा जाता है। डायरेक्ट मॉड्यूलेशन चर्प जोड़ता है — करंट के स्विच होने पर तरंगदैर्ध्य खिसकती है — जो डिस्पर्शन के ज़रिए DML की रीच को 10G पर लगभग 40 km और 25G पर लगभग 10 km तक सीमित करता है।

EML — एक्सटर्नली मॉड्युलेटेड लेज़र

एक EML, DFB को कंटीन्यूअस-वेव ऑपरेशन में रखता है और उसी चिप पर इंटीग्रेटेड एक इलेक्ट्रो-एब्ज़ॉर्प्शन मॉड्युलेटर (EAM) से रोशनी को मॉड्युलेट करता है। लेज़र से कोई चर्प नहीं, हाई एक्सटिंक्शन रेशियो और प्रति-लेन 25G/50G/100G स्पीड EML को 10G ER/ZR, 100G LR4/ER4 (चार LAN-WDM EML), 400G FR4/LR4/DR4 और 800G के लिए पसंदीदा चुनाव बनाती हैं। तरंगदैर्ध्य स्थिरता के लिए आमतौर पर कूल्ड; DFB से ज़्यादा लागत और पावर।

ट्यून करने योग्य लेज़र

96 रंगीन पार्ट नंबर का स्टॉक रखे बिना DWDM के लिए, एक ट्यून करने योग्य सोर्स: एक DBR लेज़र (ग्रेटिंग सेक्शन में करंट से ट्यून किया गया), एक एक्सटर्नल-कैविटी लेज़र, या एक ITLA — इंटीग्रेबल ट्यून करने योग्य लेज़र असेंबली — जिसके माइक्रो-ITLA और नैनो-ITLA वेरिएंट SFP+ और QSFP-DD के लिए काफ़ी छोटे हैं। ट्यूनिंग C-बैंड पर थर्मल या इलेक्ट्रिकल होती है; एक वेवलेंथ लॉकर चैनल को बनाए रखता है। देखें ट्यून करने योग्य DWDM ट्रांसीवर।

सिलिकॉन फ़ोटोनिक्स (SiPh)

सिलिकॉन लेज़ नहीं कर सकता, लेकिन यह रोशनी को बेहद अच्छी तरह मॉड्युलेट और रूट कर सकता है। एक SiPh ट्रांसीवर एक एक्सटर्नल InP CW लेज़र (एक लेज़र कई लेन को फ़ीड कर सकता है) और एक सिलिकॉन चिप इस्तेमाल करता है जिस पर मैक-ज़ेंडर या रिंग मॉड्युलेटर, वेवगाइड, WDM mux और अक्सर जर्मेनियम फ़ोटोडायोड होते हैं। वॉल्यूम CMOS मैन्युफ़ैक्चरिंग, छोटा साइज़ और आसान इंटीग्रेशन SiPh को 100G PSM4/DR, 400G DR4, 800G DR8 में और 400ZR/ZR+ के कोहेरेंट मॉड्युलेटर में हावी बनाते हैं। लेज़र ही वह InP पार्ट है जो एज करता है।

डायरेक्ट बनाम एक्सटर्नल मॉड्यूलेशन

कैसे पता करें कि किसी मॉड्यूल में क्या है

पहचान जानकारी वाले बाइट सीधे लेज़र के बारे में कम ही बताते हैं, लेकिन तीन फ़ील्ड इसका संकेत देते हैं: तरंगदैर्ध्य (850 → VCSEL; 1310 → FP/DFB/EML/SiPh; 1550/DWDM → DFB/EML/ट्यून करने योग्य), रीच कोड और रेट। DDM तस्वीर की पुष्टि करता है: VCSEL के लिए Tx बायस कुछ mA पर, DFB के लिए 20–60 mA पर, कूल्ड EML के लिए और भी ज़्यादा पर बैठता है, और महीनों में बढ़ता बायस लेज़र की एजिंग है (फ़ेल्योर)। कौन-सा लेज़र किस फ़ॉर्म फ़ैक्टर और रेट के साथ जाता है, यह फ़ॉर्म फ़ैक्टर और डेटा रेट के हिसाब से लेज़र में दिखाया गया है।

हर लेज़र टाइप अपने जीवनकाल में कैसे एज करता है और उसका बायस करंट DDM में कैसा दिखता है: Tx बायस और लेज़र एजिंग।

लेज़र को कैसे पैकेज, अलाइन और रिफ़्लेक्शन से प्रोटेक्ट किया जाता है: ऑप्टिकल पैकेजिंग; चार लेज़र एक फ़ाइबर कैसे शेयर करते हैं और DWDM वाले अपनी तरंगदैर्ध्य कैसे बनाए रखते हैं: मॉड्यूल के अंदर WDM।

तापमान के मुक़ाबले तरंगदैर्ध्य ड्रिफ़्ट, थ्रेशोल्ड और लाइफ़टाइम, और इन पर बने कमर्शियल/इंडस्ट्रियल ग्रेड: तापमान ग्रेड।

इन लेज़र की स्पेक्ट्रल विड्थ और चर्प क्रोमैटिक डिस्पर्शन पेनल्टी और रीच लिमिट में कैसे बदलते हैं: डिस्पर्शन और बैंडविड्थ।