Lasery według formatu obudowy i przepływności

To, jaki laser trafia do modułu, decydują dwie rzeczy — szybkość na linię, którą laser musi modulować, oraz zasięg, jaki musi pokryć — i obie rosły z każdą generacją formatu obudowy. Ta strona zestawia technologie lasera i odbiornika stosowane na każdym etapie, od GBIC 1G po OSFP 800G.

Reguła kciuka

Szybkość działa w tym samym kierunku: do 10G laser modulowany bezpośrednio wystarcza; przy 25G DML jest na granicy i przejmują EML/VCSEL-25G; od 50G PAM4 na linię dominują EML albo modulatory fotoniki krzemowej; przy 100G+ na linię VCSEL-e osiągają swój sufit.

Generacja po generacji

1G — GBIC i SFP (lata 1990. → )

Wielomodowe widmo lasera FP było akceptowalne przy 1,25 Gb/s; VCSEL-e uczyniły wielomodową optykę 1G niemal bezpłatną. Zobacz GBIC, SFP.

10G — XFP, SFP+ (2002 → )

10G to punkt, w którym EML i APD stały się standardem dla wszystkiego powyżej 10 km, i w którym CDR wewnątrz modułu w XFP ustąpił miejsca konstrukcji po stronie hosta w SFP+ (XFP, SFP+).

25G — SFP28 (2015 → )

Wraz z 25G pojawia się RS-FEC, co pozwala tańszym laserom spełnić specyfikację przy progu BER sprzed FEC.

40G — QSFP+ (2010 → )

Pierwsza masowa optyka równoległa; matryce VCSEL na płytce z matrycą soczewek i ferulą MPO wyznaczyły wzorzec dla każdego kolejnego SR4/SR8 (QSFP+, Chip-on-board).

100G — QSFP28 (2015 → )

100G to generacja, w której fotonika krzemowa weszła do produkcji masowej (PSM4, DR) i w której podział między niechłodzonym DFB (CWDM4, 2 km) a chłodzonym EML (LR4, 10 km) wyznaczył drabinę cenową (QSFP28).

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

PAM4 czyni DSP częścią każdego modułu i popycha lasery do 100G na linię — terytorium EML i SiPh (QSFP-DD, OSFP).

800G i 1,6T — OSFP, QSFP-DD800, OSFP-XD (2022 → )

Trendy przekrojowe

1. Od modulacji bezpośredniej do zewnętrznej — DML dla ≤ 25G, EML/MZM powyżej.
2. Od jednego lasera na linię do jednego lasera na moduł — SiPh dzieli jedno źródło CW między linie.
3. Od hermetycznych obudów TO-can do gołych kryształów — chip-on-board dla optyki równoległej, integracja SiPh dla jednomodu.
4. Zasięg VCSEL kurczy się wraz ze wzrostem szybkości — 550 m przy 1G, 100 m przy 25G, 50–100 m przy 100G; jednomodowy DR przejmuje nawet krótkie łącza w centrach danych.
5. Koherent wchodzi do modułów wpinanych — odbiornik transportowy mieści się teraz w QSFP-DD.
6. Moc to nowe ograniczenie — chłodzone EML, DSP i ITLA pchają moduły 400G/800G do 15–20 W, napędzając LPO i co-packaged optics.

Dlaczego to ważne dla kodowania i diagnostyki

Bajty identyfikacyjne, które odczytuje przełącznik — długość fali, zasięg, kod zgodności — to pośredni opis lasera w środku. Zakodowanie modułu VCSEL SR4 jako LR4 nie zmienia jego laserów 850 nm; host będzie oczekiwał zasięgu jednomodowego, którego moduł nie zapewni. A sygnatura DDM różni się w zależności od typu lasera — kilka mA polaryzacji u VCSEL wobec kilkudziesięciu mA plus TEC u EML — więc wartość prądu polaryzacji „normalna” dla jednego jest alarmem dla drugiego (Typy laserów, Odbiorniki).

Strona przetwarzania sygnału tej samej historii — od wzmacniaczy ograniczających po DSP, LPO i koherent — jest w Modulacja i DSP; strona obudowy — w Obudowy optyczne.