按封裝形式與速率劃分的激光器

模組內部使用哪種激光器，由兩個因素決定——激光器必須調制的每通道速率，以及它必須覆蓋的傳輸距離——這兩者都隨著每一代封裝形式的演進而不斷提高。本頁梳理了每一步所用的激光器和接收器技術，從 1G GBIC 到 800G OSFP。

經驗法則

速率的演進方向相同：10G 及以下，直接調制激光器足以勝任；到 25G，DML 已經勉強夠用， EML/VCSEL-25G 隨即接棒；每通道 50G PAM4 起，EML 或矽光調制器佔主導；每通道 100G 以上，VCSEL 達到其上限。

逐代演進

1G——GBIC 與 SFP（1990 年代 → ）

FP 激光器的多模光譜在 1.25 Gb/s 下是可以接受的；VCSEL 讓 1G 多模光模組的成本幾乎可以忽略不計。參見 GBIC、 SFP。

10G——XFP、SFP+（2002 → ）

從 10G 開始，EML 和 APD 成為超過 10 km 場景的標準配置，XFP 模組內 CDR 的方案也讓位於 SFP+ 的主機側方案（XFP、 SFP+）。

25G——SFP28（2015 → ）

RS-FEC 從 25G 開始引入，讓更便宜的激光器也能在 FEC 前 BER 點上滿足規範要求。

40G——QSFP+（2010 → ）

這是首個大規模量產的並行光模組；板上的 VCSEL 陣列配合透鏡陣列和 MPO 插芯，為此後所有 SR4/SR8 確立了範式（QSFP+、 板上晶片封裝）。

100G——QSFP28（2015 → ）

100G 是矽光開始批量生產的一代（PSM4、DR），未製冷 DFB（CWDM4，2 km）與製冷 EML（LR4，10 km）之間的分野，也從此定義了價格階梯（QSFP28）。

200G / 400G——QSFP56、QSFP-DD、OSFP（2019 → ）

PAM4 讓 DSP 成為每個模組的標配，並把激光器推向每通道 100G——這是 EML 和 SiPh 的領地（QSFP-DD、 OSFP）。

800G 與 1.6T——OSFP、QSFP-DD800、OSFP-XD（2022 → ）

跨代趨勢

1. 從直接調制到外部調制——≤ 25G 用 DML，更高速率用 EML/MZM。
2. 從每通道一個激光器到每模組一個激光器——SiPh 將一個 CW 光源分配到各通道。
3. 從密封 TO 管殼到裸晶片——並行光模組採用 板上晶片封裝，單模模組採用 SiPh 集成。
4. VCSEL 的傳輸距離隨速率提高而縮短——1G 時為 550 m，25G 時為 100 m，100G 時為 50–100 m；就連短距數據中心鏈路也在被單模 DR 方案取代。
5. 相干技術進入可插拔模組——傳輸級接收器如今可以裝進一個 QSFP-DD。
6. 功耗成為新的限制——製冷 EML、DSP 和 ITLA 把 400G/800G 模組的功耗推高到 15–20 W，推動了 LPO 和共封裝光學的發展。

對編碼和診斷意味著甚麼

交換機讀取的識別位元組——波長、傳輸距離、合規代碼——是模組內部激光器的一個代理指標。把一個 VCSEL SR4 模組編碼成 LR4，並不會改變它的 850 nm 激光器；主機仍會期望獲得它無法提供的單模傳輸距離。而且不同激光器類型的 DDM 特徵也不同——VCSEL 的偏置電流只有幾 mA，EML 則是幾十 mA 加上一個 TEC——因此對一種激光器「正常」的偏置值，對另一種可能就是警報（激光器類型、 接收器）。

同一主題中信號處理的部分——從限幅放大器到 DSP、LPO 和相干技術——見 調制與 DSP；封裝部分見 光學封裝。