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    了解光纤激光器——收发器的核心

      光纤激光器是光纤收发器的核心部件,它将电数据转换为光信号,通过光纤网络传输。

      它们占光收发器成本的很大一部分,使用的激光器与传输距离直接相关。

      还提供不同设计的光纤激光器,这也会影响生产成本以及它们可用于的应用类型。

      最常用的是 FP(法布里珀罗激光器)、VCSEL(垂直腔面发射激光器)、DFB(分布式反馈激光器)也称为 DML(直接调制激光器)和 EML(电吸收调制激光器)。

       光纤激光器 101 – 工作原理

      激光是“受激辐射光放大”的缩写。光纤激光器由能量/泵浦源、增益介质和由两个或多个光学透镜组成的光学谐振腔三部分组成。用非常简单的术语来说,激光器的工作原理是将电流施加到激发电子的光增益介质,然后,当电子失去能量时,它们会释放光子。光子(光粒子)然后通过光学谐振器反射,从而产生输出激光束。

      光纤激光器有不同的设计:沿与半导体芯片晶圆表面相同的方向发射激光束的边缘发射半导体激光器(也称为面内激光器);以及表面发射激光器,其在垂直于晶片表面的方向上发射光。边缘发射激光器是最早的半导体激光器,至今仍在使用。

      FP(法布里珀罗激光器)

      法布里珀罗 (FP) 激光器以特定波长(1310nm 和 1550nm)传输,适用于 40km 以下的传输距离。它们具有高调制速率和大输出功率,但 FP 激光器的较小发散角和窄光谱意味着它们无法用于波分复用 (WDM)。

      VCSEL(垂直腔面发射激光器)

      顾名思义,VCEL 发射的激光束垂直于半导体晶片的表面。这使其在生产过程中比边缘发射激光器具有一些优势,从而在确保质量的同时降低了制造成本。VCSEL 的构造方式意味着可以在整个生产过程的不同阶段测试质量和加工问题,而边缘发射激光器要到生产结束才能进行测试,如果发现质量和加工问题是浪费的低质量。此外,他们的设计意味着可以同时处理数千个 VCEL。

      VCSEL 通过多模光纤以 850nm 的波长传输最远 500 米的距离,功耗低于边发射半导体激光器,适用于网络和企业数据中心的高速通信。

      DML(直接调制激光器)/DFB(分布式反馈激光器)

      直接调制激光器 (DML),因其构造方式也被称为分布式反馈 (DFB) 激光器,由单个芯片组成,因此适用于需要小尺寸和低功耗的收发器设计。DFB 仅让特定波长(1310nm 和 1550nm)通过光栅,传输距离低于 40 公里。

      EML(电吸收调制激光器)

      EML 设计将激光二极管与电吸收调制器 (EAM) 集成在单个芯片上,具有较低的色散特性,因此更适合较长距离的较高数据速率传输。

      DML/DFB 与 EML

      DML/DFB 通常用于比 EML 更短距离的低数据速率应用,最远可达 10 公里(尽管 100M 数据速率可用于最远 40 公里)。EML 可以以更高的数据速率处理更长的距离。 

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