Jenis laser: VCSEL, FP, DFB, EML, yang dapat disetel, SiPh

Enam jenis sumber cahaya mencakup hampir semua transceiver optik yang pernah dibuat. Keenamnya berbeda dalam cara cahaya dihasilkan, cara dimodulasi, dan seberapa murni panjang gelombangnya — sehingga berbeda pula dalam biaya, jangkauan, dan serat optik yang cocok untuknya.

Sekilas

Laser	Struktur	Panjang gelombang	Serat optik	Modulasi	Kelas jangkauan	Pendinginan	Biaya
VCSEL	rongga vertikal, memancar dari permukaan	850 nm (juga 880–940 SWDM)	multimode	langsung, hingga 25G NRZ / 50–100G PAM4	70–550 m	tidak	terendah
FP	Fabry–Pérot yang memancar dari tepi, spektrum multimode	1310 nm	single-mode	langsung, ≤ 2,5–10G	2–10 km	tidak	rendah
DFB	memancar dari tepi dengan kisi bawaan → satu panjang gelombang	1310, 1550, CWDM, DWDM	single-mode	langsung (DML), hingga 10–25G NRZ, 50G PAM4	10–40 km	tidak (CWDM) / ya (DWDM)	menengah
EML	DFB + modulator electro-absorption pada satu chip	1310, 1550, LAN-WDM, CWDM	single-mode	eksternal, 25–100G+ per lane	10–80 km	biasanya ya	tinggi
Yang dapat disetel	DBR / rongga eksternal / ITLA	kanal DWDM mana pun, C-band	single-mode	eksternal (EML atau MZM)	80 km → koheren 1000 km+	ya	tertinggi
SiPh	laser CW InP + modulator Mach-Zehnder atau ring silikon	1310 (DR/PSM), 1550 (koheren)	single-mode	eksternal, 100–200G per lane	500 m → koheren	laser CW sering didinginkan	menengah pada volume

VCSEL — laser rongga vertikal pemancar permukaan

Cahaya keluar tegak lurus terhadap wafer, sehingga VCSEL diuji langsung di wafer, dibuat dalam array, dan digabungkan ke serat optik multimode dengan lensa sederhana. VCSEL adalah laser yang paling murah dan berdaya paling rendah, dan menjadi alasan mengapa optik jangkauan pendek (SX, SR, SR4, SR8, AOC) memiliki harga seperti itu. Batasan: hanya 850 nm pada serat optik multimode, sehingga jangkauan ditentukan oleh bandwidth modal — sekitar 550 m pada 1G, 300–400 m pada 10G di OM3/OM4, 100 m pada 25G, 70–100 m pada 50G PAM4. Laju per lane dibatasi mendekati 100G PAM4, itulah sebabnya 800G SR8 menjadi generasi VCSEL terakhir yang direncanakan dalam skala besar. Lihat chip-on-board.

FP — Fabry–Pérot

Laser pemancar tepi paling sederhana: dua facet yang di-cleave membentuk rongga, dan laser ini beroperasi pada beberapa mode longitudinal sekaligus. Spektrum lebar itu melebar di dalam serat optik (dispersi kromatik), sehingga laser FP dibatasi pada laju rendah dan jangkauan single-mode pendek — 1000BASE-LX pada 10 km, 2 km pada 2,5G. Murah, tanpa pendinginan, kini sebagian besar sudah menjadi teknologi lama.

DFB — umpan balik terdistribusi

Kisi yang dietsa di sepanjang daerah aktif memaksa satu mode longitudinal tunggal: lebar garis spektral sempit, panjang gelombang stabil, dan daya yang cukup untuk 10–40 km. DFB yang dimodulasi langsung (DML) adalah teknologi utama untuk 10G LR, 25G LR, CWDM4, dan SFP CWDM berwarna; pergeseran ~0,1 nm/°C masih baik untuk satu panjang gelombang atau jarak antarkanal CWDM 20 nm, sehingga dijalankan tanpa pendinginan. Untuk DWDM, laser yang sama dipasang pada TEC untuk menjaga slot 50 GHz. Modulasi langsung menambahkan chirp — panjang gelombang bergeser seiring perubahan arus — yang melalui dispersi membatasi jangkauan DML pada 10G hingga sekitar 40 km dan pada 25G hingga sekitar 10 km.

EML — laser termodulasi eksternal

EML menjaga DFB tetap beroperasi dalam mode CW dan memodulasi cahaya dengan electro-absorption modulator (EAM) yang terintegrasi pada chip yang sama. Tanpa chirp dari laser, extinction ratio yang tinggi, dan kecepatan 25G/50G/100G per lane menjadikan EML pilihan untuk 10G ER/ZR, 100G LR4/ER4 (empat EML LAN-WDM), 400G FR4/LR4/DR4, dan 800G. Biasanya didinginkan demi stabilitas panjang gelombang; biaya dan daya lebih tinggi dibandingkan DFB.

Laser yang dapat disetel

Untuk DWDM tanpa perlu menyetok 96 nomor komponen berwarna, dipakai sumber yang dapat disetel: laser DBR (disetel melalui arus ke bagian kisi), laser rongga eksternal, atau ITLA — integrable tunable laser assembly — dengan varian micro-ITLA dan nano-ITLA yang cukup kecil untuk SFP+ dan QSFP-DD. Penyetelan bersifat termal atau elektrik di sepanjang C-band; pengunci panjang gelombang menjaga kanalnya. Lihat Transceiver DWDM yang dapat disetel.

Fotonika silikon (SiPh)

Silikon tidak dapat berlaser, tetapi sangat mampu memodulasi dan merutekan cahaya. Transceiver SiPh memakai laser CW InP eksternal (satu laser dapat memberi daya ke beberapa lane) dan chip silikon yang membawa modulator Mach-Zehnder atau ring, waveguide, mux WDM, dan sering juga fotodioda germanium. Manufaktur CMOS volume tinggi, ukuran kecil, dan integrasi yang mudah membuat SiPh dominan pada 100G PSM4/DR, 400G DR4, 800G DR8, dan pada modulator koheren 400ZR/ZR+. Laser tetap menjadi bagian InP yang mengalami penuaan.

Modulasi langsung vs eksternal

	Langsung (DML: VCSEL, FP, DFB)	Eksternal (EML, MZM)
Cara	switch arus laser	menjaga laser tetap menyala; memodulasi elemen terpisah
Chirp	ya → dispersi membatasi jangkauan	dapat diabaikan
Extinction ratio	sedang (3–6 dB)	tinggi (8–10 dB+)
Kecepatan per lane	hingga ~25G NRZ / 50G PAM4	100G+ PAM4, koheren
Biaya, daya	lebih rendah	lebih tinggi

Cara mengetahui laser yang dimiliki modul

Byte identitas tidak banyak menyatakan langsung tentang lasernya, tetapi tiga bidang mengisyaratkannya: panjang gelombang (850 → VCSEL; 1310 → FP/DFB/EML/SiPh; 1550/DWDM → DFB/EML/yang dapat disetel), kode jangkauan, dan laju. DDM mengonfirmasi gambaran ini: Tx bias untuk VCSEL berada pada beberapa mA, untuk DFB pada 20–60 mA, untuk EML yang didinginkan lebih tinggi lagi, dan bias yang naik selama berbulan-bulan menandakan penuaan laser (Kegagalan). Laser mana yang dipasangkan dengan faktor bentuk dan laju tertentu dipetakan dalam Laser berdasarkan faktor bentuk & laju data.

Bagaimana setiap jenis laser menua dan seperti apa arus bias-nya terlihat di DDM sepanjang masa pakainya: Tx bias & penuaan laser.

Bagaimana laser dikemas, diselaraskan, dan dilindungi dari pantulan: Kemasan optik; bagaimana empat laser berbagi satu serat optik dan bagaimana laser DWDM menjaga panjang gelombangnya: WDM di dalam modul.

Pergeseran panjang gelombang, ambang, dan masa pakai terhadap suhu, serta kelas komersial/industri yang dibangun berdasarkan hal itu: Kelas suhu.

Bagaimana lebar spektral dan chirp dari laser-laser ini berubah menjadi penalti dispersi kromatik dan batas jangkauan: Dispersi dan bandwidth.

Jika Anda menemukan ketidakakuratan atau kesalahan dalam artikel ini, pilih bagian teks yang bersangkutan lalu tekan Ctrl+Enter untuk .