Moduły optyczne GBC Photonics 100G - lasery DML i EML
Co to są lasery DML i EML? Pierwsza część cyklu publikacji poświęconych produktom GBC Photonics.
Zalety i wady lasera DML i EML
DML, czyli laser bezpośrednio modulowany, to element, w którym wykorzystuje się siatkę dyfrakcyjną do uzyskania wewnętrznego sprzężenia zwrotnego stabilizującego modulowaną falę. Bezpośrednia modulacja polega na wykorzystaniu zmiennego natężenia prądu do zasilania diody laserowej.
Włączenie prądu modulującego zapala laser i stan ten traktowany jest jak logiczne „1”, a wyłączenie prądu modulującego gasi laser i taki stan jest traktowany jak logiczne „0”.
Zaletami tego typu lasera są niewielkie rozmiary – dioda laserowa i układ sterowania elektrycznego są zespolone w ramach jednego układu półprzewodnikowego – stosunkowo niewielki pobór mocy oraz wąskie spektrum emitowanej fali. Zwłaszcza ta ostatnia cecha powoduje, że takie lasery mogą być stosowane do przenoszenia sygnałów wysokiej częstotliwości.
Jednak zaleta w postaci prostoty budowy tego rodzaju lasera jest jednocześnie źródłem jego największej słabości. Zmiana natężenia prądu sterującego bezpośrednio diodę laserową wywołuje zmiany w częstotliwości generowanego promieniowania (laser chirp), co w efekcie prowadzi do rozmywania prążka spektrum emitowanego promieniowania. Dyspersja chromatyczna powoduje, że to zjawisko znacznie ogranicza zasięg lasera DML.
EML to z kolei laser, w którym źródło promieniowania jest zasilane prądem o stałym natężeniu, a do zmiany intensywności wiązki promieniowania służy modulator EAM (electro-absorption modulator – modulator elektroabsorpcyjny).
Dioda laserowa świeci w tym przypadku zawsze z tą samą, maksymalną mocą, a sygnał modulujący zmienia natężenie wyjściowego sygnału świetlnego. W porównaniu z laserem DML laser EML pobiera większą moc i jest bardziej skomplikowanym układem optoelektronicznym.
Lasery obydwu typów – DML i EML – spełniają warunki zdefiniowane w standardach MSA (multi-source agreement – zunifikowane zasady budowy modułów zapewniające możliwość ich stosowania w urządzeniach różnych producentów) dla modułów optycznych 100G QSFP28. Jednak występujące między nimi różnice mają duży wpływ na parametry modułów zbudowanych z użyciem każdego z nich.
Z taką sytuacją mamy do czynienia w kontekście mocy zużywanej przez te lasery. Laser DML zużywa mniej mocy niż laser EML przy niskich prądach zasilania. Zwiększanie wartości prądu zasilającego (i modulującego jednocześnie) diodę lasera DML powoduje jednoczesne zwiększanie zmian częstotliwości emitowanej fali.
W powiązaniu z dyspersją chromatyczną wywołuje to niepożądane rozmycie spektrum sygnału ograniczające jego zasięg. Dlatego laser DML pracuje przy mniejszych wartościach prądu zasilającego źródło światła laserowego. Z kolei w laserze EML dioda świeci cały czas z maksymalną mocą, a w dodatku modulator EAM wymaga dodatkowej energii do jego zasilania i modulacji wyjściowej wiązki światła.
Zastosowanie obydwu typów laserów w odniesieniu do prędkości transmisji i zasięgu modułów optycznych przedstawione jest na poniższej mapie.
