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梳状半导体激光器——光通信的优秀激光解决方案

2022-11-03


关键词:梳状半导体激光器,光通信Innolume,量子点


      梳状激光器光频梳,comb laser是一种具有由等距线组成的光谱的光源,每条线对应一个纵向腔模,发射的光谱也共享一个奇异频率。传统的comb laser 是我们所周知的Ti:蓝宝石激光器,但成本昂贵,维护费用高花时间并不适合光通信等领域的市场使用。而德国Innolume GmbH公司设计制造了半导体式的梳状激光器(Comb Spectra Diode laser)开拓出了在光通信市场领域的优秀应用。




梳状激光器的应用


低噪声光频梳发生器(OFC)

首先,梳状激光器的独特性来自于它的线数以及卓越的个体时间稳定性,基于这些特性,梳状激光器可用作最高精度的低噪声光频梳发生器(OFC),使用户能够调整激光器以匹配特定频率或者测量未知频率。


DWDM链路光学互连

其次,除了以上特性,这种梳状激光器因其体积小、免维护、性价比高而在数据通信和电信应用中特别有用由于Innolume公司的半导体二极管comb laser专为支持大容量DWDM链路的开发而设计,因此当主要关注数据的正确传输时,它尤其有用!当⽤于数据中⼼和⾼性能计算机(HPC)的光互连时,它也是非常优秀的解决方案。

Innolume公司已经是用于光学互连应用的“量子点”梳状半导体激光器的世界级的主要制造商。这种多波长激光器能产生十几个低噪声等距谱线,是为DWDM链路提供基于微环调制器的光收发器的完美光源。


集成到数据通信和电信

同时,该技术还可以集成到各种数据通信和电信结构中,以优化带宽的利用;对在长距离传输下的实时、无损信息传输,也有很大的优化作用。普通的梳状激光器存在模式分割噪声(MPN)导致谱线时间波动较大,阻碍了其在光通信中的应用。相反量子点(QD)梳状半导体激光器每条谱线的相对强度噪声(RIN) 低到足以承载宽带数据而不会出现错误或信号消失


产品参数介绍


Innolume公司成立于2003年坐落于因足球强队知名于世界的德国城市多特蒙德立足与激光行业的特色就是将波长覆盖、量子点技术和先进的芯片设计相结合为许多不同的市场提供标准和定制解决方案(www.innolume.com)。

1310nm波段的半导体二极管come laser整体外观及适配的保偏光纤参数如下:





Min.

Typ.

Max.

单位

总输出功率

25

30

mW

中心波长

1300

1310

1320

nm

每信道光功率

2

mW

信道数量

8

12

信道间距

78

80

82

GHz

FP模式RIN

-125

dB/Hz

激光二极管功率转换效率

WPE

9

%

LD阈值电流

20

30

mA

LD操作电流

160

180

mA

LD正向电压

2.1

2.3

V

偏置电压

4

V

极化消光比

15

18

dB


其中标准型号COMB-1310-80-PM-8-OI的具体参数规格

     适用于标准通信波段:O-band

     相对强度噪声RIN: <-125 dB

     功率:2.5 mW/通道;信道总功率:35 mW


可订制的变量参数有

      波长:1150-1330nm可选

      信道数量:8-10-16-20个

      信道间隔:25-100 GHz


关于信道的数量选择和可实现性分析

取决于频谱宽度和所需的信道间距,所以并不是想放多少就放多少。大多数客户考虑的都是8信道(100GHz)、10信道(80GHz)也有客户要求16信道(50GHz)。目前从国内客户的关注度看来,20-24信道被重点关注了——现在20信道(50GHz)的产品已经商业化可交货,参数如下:


阈值电流

33 mA

Slope efficiency

0.31 W/A

正向电压

1.83 V

光功率

83.5 mW

信道数量

20

第一个信道波长

1288.16 nm

最后一个信道波长

1291.84 nm

相邻模式间隔

1293.16 nm

36.8 GHz

每信道平均光功率

4.4 V

极化消光比

18.5 dB

FP模式RIN

<-125 dB/Hz




至于目前厂家预研的最高水平是:24信道(50GHz),属于与客户的合作研发项目,还未能正式发售,仅有参考数据;但如果退而求其次考虑25G的间隔,24信道是比较好实现的,已经可以订制。


Innolume产品核心差异性优势


减少波动:

Innolume的梳状激光技术经过优化,可最大限度地减少模式跳变的产生和影响,防止相位抖动和模式分割噪声,这使得光频梳技术具有更广泛的适用性。


高精度:

通过开发和制造过程中的最高精度,Innolume的量子点梳状激光器可长时间提供高精度测量,这确保了准确的结果并最大限度地减少了调整工作。


RIN:

由于优化的稳定性和恒定的功率流,Innolume的梳状激光器发射的谱线的相对强度噪声是非常低的,这对在数据通信和电信应用中的使用至关重要。


脉动科技今年8月正式拿到Innolume的代理权,因Innolume拥有从激光二极管芯片到集成光电子生产所需的垂直产业链的所有设备,还是2020年入围棱镜奖的得主,从技术到制造设备上具有先进性;不管是其梳状激光器⽤于数据中⼼和⾼性能计算机(HPC)的光互连接对温度不敏感的激光器⽤于5G⽹络部署,还是单模法布里-佩罗(FP)二极管、单频DFB激光器与量子点激光技术结合起来之后,都具备更高的温度耐用性和成本效益。欢迎具体咨询!

关于以上其他几个产品线和量子点激光技术,我们之后将另外成文介绍~

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