لیزر اقسام: VCSEL، FP، DFB، EML، ٹیون ایبل، SiPh

روشنی کے ماخذ کی یہ چھ اقسام تقریباً ہر آپٹیکل ٹرانسیور میں استعمال ہوتی ہیں۔ ان میں فرق روشنی بنانے، اسے ماڈیولیٹ کرنے اور طول موج کے خالص پن میں ہے، اور اسی لیے لاگت، رینج اور موزوں فائبر میں فرق ہے۔

ایک نظر میں

VCSEL — عمودی کیوٹی سطحی اخراج لیزر

روشنی ویفر کی سطح کے عمود میں خارج ہوتی ہے، اس لیے VCSELs ویفر پر ٹیسٹ ہوتے، اَریز میں بنتے اور سادہ لینز سے ملٹی موڈ فائبر سے جوڑے جاتے ہیں۔ یہ سب سے سستے اور کم پاور لیزرز ہیں اور اسی لیے مختصر رینج آپٹکس (SX، SR، SR4، SR8، AOC) کی قیمت ایسی ہے۔ حدود: 850 nm صرف ملٹی موڈ فائبر پر ہے، اس لیے رینج موڈل بینڈوڈتھ سے متعین ہوتی ہے: 1G پر تقریباً 550 m، OM3/OM4 پر 10G میں 300–400 m، 25G پر 100 m، 50G PAM4 پر 70–100 m۔ فی لین ریٹ تقریباً 100G PAM4 تک محدود ہے، اسی لیے 800G SR8 آخری VCSEL نسل تھی جس کی بڑے پیمانے پر منصوبہ بندی ہوئی۔ چپ آن بورڈ ملاحظہ کریں۔

FP — Fabry–Pérot

سب سے سادہ کنارے سے روشنی خارج کرنے والا لیزر: دو کٹے ہوئے فیسٹس کیوٹی بناتے ہیں اور یہ ایک ساتھ کئی طولی موڈز میں لیزر روشنی خارج کرتا ہے۔ یہ وسیع اسپیکٹرم فائبر میں پھیلتا ہے (کرومیٹک ڈسپرشن)، اس لیے FP لیزرز کم ریٹس اور مختصر سنگل موڈ رینج تک محدود ہیں: 10 km پر 1000BASE-LX، 2.5G پر 2 km۔ سستے، بغیر کولنگ کے، اور اب زیادہ تر پرانے ہیں۔

DFB — ڈسٹری بیوٹڈ فیڈبیک

فعال حصے کے ساتھ کھدی گریٹنگ ایک طولی موڈ نافذ کرتی ہے: تنگ لائن وڈتھ، مستحکم طول موج، اور 10–40 km کے لیے کافی پاور۔ براہ راست ماڈیولیٹ (DML) DFBs، 10G LR، 25G LR، CWDM4 اور رنگین CWDM SFPs کے بنیادی لیزر ہیں؛ ~0.1 nm/°C کا ڈرفٹ ایک طول موج یا 20 nm CWDM فاصلے کے لیے ٹھیک ہے، اس لیے وہ بغیر ٹھنڈک کے چلتے ہیں۔ DWDM کے لیے اسی لیزر کو 50 GHz سلاٹ رکھنے کے لیے TEC پر رکھا جاتا ہے۔ براہ راست ماڈیولیشن چرپ پیدا کرتی ہے، یعنی کرنٹ سوئچ ہونے پر طول موج بدلتی ہے، جو ڈسپرشن کے ذریعے DML رینج کو 10G پر تقریباً 40 km اور 25G پر تقریباً 10 km تک محدود کرتی ہے۔

EML — بیرونی طور پر ماڈیولیٹ لیزر

EML، DFB کو مسلسل موج آپریشن میں رکھتا ہے اور اسی چپ پر ضم شدہ الیکٹرو ابزورپشن ماڈیولیٹر (EAM) سے روشنی ماڈیولیٹ کرتا ہے۔ لیزر سے چرپ نہیں، بلند ایکسٹنکشن ریشو اور فی لین 25G/50G/100G رفتار، EMLs کو 10G ER/ZR، 100G LR4/ER4 (چار LAN-WDM EMLs)، 400G FR4/LR4/DR4 اور 800G کے لیے انتخاب بناتے ہیں۔ طول موج استحکام کے لیے عموماً ٹھنڈا کیا جاتا ہے؛ DFB سے لاگت اور پاور زیادہ ہے۔

ٹیون ایبل لیزرز

96 رنگین پارٹ نمبروں کے ذخیرے کے بغیر DWDM کے لیے ٹیون ایبل ماخذ: DBR لیزر (گریٹنگ حصوں میں کرنٹ سے ٹیون)، بیرونی کیوٹی لیزر، یا ITLA، یعنی انٹیگریبل ٹیون ایبل لیزر اسمبلی، جس کے micro-ITLA اور nano-ITLA ورژن SFP+ اور QSFP-DD کے لیے کافی چھوٹے ہیں۔ ٹیوننگ C-بینڈ میں حرارتی یا برقی ہوتی ہے؛ طول موج لاکر چینل کو برقرار رکھتا ہے۔ ٹیون ایبل DWDM ٹرانسیورز ملاحظہ کریں۔

سلکان فوٹونکس (SiPh)

سلکان لیزر روشنی پیدا نہیں کر سکتا مگر روشنی کو بہت اچھی طرح ماڈیولیٹ اور روٹ کر سکتا ہے۔ SiPh ٹرانسیور بیرونی InP CW لیزر استعمال کرتا ہے (ایک لیزر کئی لینز کو فیڈ کر سکتا ہے) اور Mach-Zehnder یا حلقوی ماڈیولیٹرز، ویو گائیڈز، WDM ملٹی پلیکسر اور اکثر جرمنیم فوٹو ڈائیوڈز والے سلکان چپ کو استعمال کرتا ہے۔ بڑے پیمانے پر CMOS کے ذریعے تیاری، چھوٹا حجم اور آسان انضمام SiPh کو 100G PSM4/DR، 400G DR4، 800G DR8 اور 400ZR/ZR+ کے کوہیرنٹ ماڈیولیٹرز میں غالب بناتے ہیں۔ لیزر وہ InP حصہ رہتا ہے جو عمر رسیدہ ہوتا ہے۔

براہ راست بمقابلہ بیرونی ماڈیولیشن

ماڈیول میں موجود لیزر کی شناخت

شناختی بائٹس براہ راست لیزر کے بارے میں کم کہتے ہیں، مگر تین فیلڈز اشارہ دیتی ہیں: طول موج (850 → VCSEL؛ 1310 → FP/DFB/EML/SiPh؛ 1550/DWDM → DFB/EML/ٹیون ایبل)، رینج کوڈ اور ریٹ۔ DDM تصویر کی تصدیق کرتا ہے: VCSEL کے لیے Tx بائس چند mA، DFB کے لیے 20–60 mA، کولنگ والے EML کے لیے اس سے بھی زیادہ، اور مہینوں میں بڑھتا بائس لیزر کی عمر رسیدگی ہے (خرابیاں)۔ کون سا لیزر کس فارم فیکٹر اور ریٹ کے ساتھ جاتا ہے، فارم فیکٹر اور ڈیٹا ریٹ کے لحاظ سے لیزرز میں ہے۔

ہر لیزر قسم کیسے عمر رسیدہ ہوتی ہے اور اپنی عمر میں DDM میں اس کا بائس کرنٹ کیسا ہوتا ہے: Tx بائس اور لیزر عمر رسیدگی۔

لیزرز کو کیسے پیک کیا جاتا، سیدھ میں لایا جاتا اور انعکاسات سے محفوظ رکھا جاتا ہے: آپٹیکل پیکیجنگ؛ چار لیزرز ایک فائبر کیسے بانٹتے ہیں اور DWDM والے اپنی طول موج کیسے برقرار رکھتے ہیں: ماڈیول کے اندر WDM۔

درجہ حرارت کے مقابلے میں طول موج ڈرفٹ، حد اور عمر، اور ان پر بنے تجارتی/صنعتی گریڈز: درجہ حرارت گریڈز۔

ان لیزرز کی طیفی چوڑائی اور چرپ کیسے کرومیٹک ڈسپرشن پینلٹیز اور رینج حدود بنتے ہیں: ڈسپرشن اور بینڈوڈتھ۔