你不可錯過的光模組中的鐳射器型別大盤點!

poposu發表於2020-10-19

“ laser “
由LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 受激輻射光放大器縮寫演變而來,鐳射是一種相干光,即具有頻率相同、振動方向相同、相位相同(或者說相位相差保持恆定)的特性,光通訊系統,很大程度上就依賴高質量的鐳射光源。
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鐳射器是光模組的心臟,其成本佔光模組總成本的50%左右,本文主要為大家介紹光模組中的鐳射器。
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光模組鐳射器型別有哪些?
VCSEL、FP、DFB都是獨立器件,如果要發光傳訊號,就是用有無電流來驅動,叫做直接調製鐳射器,DML(Directly Modulated Laser)。
EML是整合器件,一個晶片上有兩個模組,一個是鐳射器laser,就是L,另一個是EAM調製器,合在一起叫做EML。在這裡插入圖片描述
VCSEL鐳射器
VCSEL鐳射器全名是垂直腔面發射鐳射器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser),是一種半導體鐳射器,面發射型別,用的是垂直腔結構。
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VCSEL可以提供高質量的鐳射束,更高的耦合效率和空腹反射率。相比FP鐳射器和DFB鐳射器,VCSEL製造比較容易,這樣就能夠生產低成本基於VCSEL的收發器。
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VCSEL主要用於短距離光模組中。
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FP鐳射器
FP(Fabry-perot法布里-珀羅鐳射器),FP鐳射器TO全稱“TO封裝多量子阱FP腔縱模鐳射器,它是以FP腔為諧振腔,發出多縱模相干光的半導體發光器件,屬於邊發射型別,用的是水平腔結構。
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FP鐳射器主要用於短距離傳輸,比如傳輸距離一般在20公里以內,FP的分兩種波長, 1310nm/1550nm。其結構和製作工藝簡單,成本低。
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DFB鐳射器
DFB(Distributed Feedback Laser)分散式反饋鐳射器是在FP鐳射器的基礎上,將布拉格光柵整合到鐳射器內部的有源層中(也就是增益介質中),在諧振腔內形成選模結構,實現單模工作,屬於邊發射型別,用的是水平腔結構。
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DFB鐳射器使用光柵選頻實現單模工作:
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DFB一般用1310nm和1550nm這2種波長, 分為製冷和無製冷,主要用於中長距離傳輸。
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波長可調諧鐳射器
波長可調諧鐳射器的調諧原理是通過各種技術手段直接或間接改變鐳射器腔長,使諧振腔中諧振模式的位置發生微小移動,並通過波長選擇器件選擇出特定的波長。
最簡單得一種,就是溫度調諧,DFB鐳射器可以隨溫度變化而變化,工作在不同的溫度,可以實現不同波長
DFB陣列型波長可調諧鐳射器是由日本NEC公司提出,通過選擇合適的波長的鐳射器激射配合溫度調諧來實現。
5G前傳光模組中,波長可調諧DWDM光模組可以靈活選擇工作波長。
總結
光模組根據不同場景的選擇和使用是完全不同的,其中最主要的就是根據傳輸速率,傳輸距離,不同的波長來選擇鐳射器型別和調製方式,在高速率100G光模組中,幾十米用VCSEL鐳射器,500米到10公里用DFB鐳射器,40公里用EML鐳射器,在10G光模組中,1310nm波長,屬於零色散區域,在傳輸20公里可選用DML鐳射器,若是1550nm波長需要選用EML鐳射器。

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