邁向3.2T光模塊，業(yè)界首款400 Gb/s D-EML亮相

  ICC訊 最近在OFC2025(光網(wǎng)絡(luò)與通信研討會(huì)及博覽會(huì))上，Coherent展示了業(yè)界首款400 Gb/s差分電吸收調(diào)制激光器(D-EML)，Coherent表示，這意味著數(shù)據(jù)中心高速光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重大進(jìn)步。

  差分電吸收調(diào)制激光器(Differential Electro-Absorption Modulated Laser，下稱D-EML)是傳統(tǒng)電吸收調(diào)制激光器(EML)的一種改進(jìn)設(shè)計(jì)，通過(guò)引入差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)技術(shù)優(yōu)化性能，廣泛應(yīng)用于高速光通信領(lǐng)域。

  在光模塊中，差分EML同時(shí)承擔(dān)激光發(fā)射與高速信號(hào)調(diào)制的作用，直接決定了光模塊的傳輸速率、能效比及可靠性，是電信號(hào)向光信號(hào)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件。

  傳統(tǒng)EML的核心是電吸收效應(yīng)，在激光器的調(diào)制區(qū)施加反向偏壓時(shí)，材料吸收光譜發(fā)生偏移。當(dāng)電壓變化時(shí)，調(diào)制區(qū)的吸收系數(shù)改變，從而控制激光輸出光的強(qiáng)度。激光器通常為分布反饋激光器(DFB Laser)，提供穩(wěn)定的單模連續(xù)光，作為調(diào)制區(qū)的輸入光源。

  而差分EML相比傳統(tǒng)EML的區(qū)別在于，使用差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)(正負(fù)對(duì)稱的電壓信號(hào))，形成推挽式(Push-Pull)調(diào)制，將調(diào)制區(qū)分為兩段，分別施加相位相反的電壓信號(hào)。兩段的調(diào)制效果疊加，增強(qiáng)調(diào)制效率，同時(shí)抵消共模噪聲。

  但相對(duì)地，差分EML的結(jié)構(gòu)和工藝更為復(fù)雜。傳統(tǒng)EML由DFB激光器與電吸收調(diào)制器(EAM)單片集成，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。DFB提供穩(wěn)定光源，EAM通過(guò)電吸收效應(yīng)調(diào)制光強(qiáng)，制造工藝已較為成熟。

  差分EML需在傳統(tǒng)EML基礎(chǔ)上引入差分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，例如將調(diào)制區(qū)分割為兩段，并施加相位相反的電壓信號(hào)，形成推挽式調(diào)制結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)需在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的波導(dǎo)和電極布局，對(duì)光刻和蝕刻工藝的精度要求更高，且需避免兩段調(diào)制區(qū)的性能偏差。

  例如，分段調(diào)制區(qū)的吸收系數(shù)差異可能導(dǎo)致信號(hào)失真，需通過(guò)更嚴(yán)格的工藝監(jiān)控如原位檢測(cè)來(lái)提升良率。

  另外，差分驅(qū)動(dòng)可能引入更高的功耗，導(dǎo)致芯片發(fā)熱量增加，需優(yōu)化封裝散熱設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，并采用高導(dǎo)熱材料以維持性能穩(wěn)定，這進(jìn)一步提升了封裝復(fù)雜度。

  據(jù)Coherent介紹，其D-EML解決了1.6T以及未來(lái)3.2T連接的光收發(fā)器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，將信號(hào)幅度提高了一倍，顯著降低整體功耗，同時(shí)將串?dāng)_降至最低。內(nèi)部集成的片內(nèi)端接網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步優(yōu)化了電氣性能，減少了大量信號(hào)預(yù)處理需求，并增強(qiáng)了信號(hào)完整性。

  Coherent的D-EML建立在其成熟的EML技術(shù)之上，并旨在用于低成本、非氣密性的封裝解決方案。Coherent表示，400G D-EML將在OFC 2025上展示，并根據(jù)需求以受控方式供應(yīng)，而200G D-EML預(yù)計(jì)將于2026年全面上市。