Сравнение технологий VCSEL, DML, EML и DFB
Определение технологий
VCsel (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) — поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором, излучающий свет перпендикулярно поверхности.
DML (Directly Modulated Laser) — лазерный диод с прямой модуляцией, также известный как лазер с распределённой обратной связью (DFB).
EML (Electro-absorption Modulated Laser) — электроабсорбционный модулированный лазер, объединяющий лазерный диод с модулятором электроабсорбции.
DFB (Distributed Feedback Laser) — полупроводниковый лазер с периодической решёткой в активном слое, обеспечивающей одномодовую генерацию и высокую стабильность длины волны.
Принцип работы
VCsel:
- Излучает свет вертикально
- Имеет многопроходную структуру резонатора
- Обладает низким энергопотреблением
- Характеризуется узкой диаграммой направленности
DML:
- Использует однокомпонентный чип
- Работает по принципу прямой модуляции включения/выключения
- Формирует оптический сигнал через IC-драйвер
- Похож на работу светодиодных ламп
EML:
- Объединяет лазерный диод и модулятор электроабсорбции (EAM)
- Работает в режиме непрерывной волны
- Использует интерферометр Маха-Цендера
- Модуляция происходит в секции EAM
DFB:
- В активном слое лазера создана периодическая решётка (дифракционная структура)
- Решётка отражает световые волны определённой длины, создавая обратную связь
- Только волна, удовлетворяющая условию Брэгга, усиливается
- Благодаря селекции по условию Брэгга лазер работает на одной продольной моде
- Период решётки жёстко задаёт длину волны, поэтому она мало меняется при колебаниях тока и температуры.
Технические характеристики
Технические характеристики:
| Параметр |
VCsel |
DML |
EML |
| Скорость передачи |
До 200 Гбит/с |
До 100 Гбит/с |
25 Гбит/с и выше |
| Дальность передачи |
До 300 м |
2-10 км |
От 10 км |
| Надёжность |
Очень высокая |
Хорошая |
Отличная |
| Коэффициент угасания |
Превосходный |
Хороший |
Отличный |
| Потребляемая мощность |
1.5-2.0 Вт |
4.0 Вт |
4.5 Вт |
| Совместимость MSA |
Да |
Да |
Да |
Области применения
VCsel применяется в:
- Локальных сетях
- Высокой скорости передачи на короткие дистанции
- Многомодовых оптических системах
- Компактных оптических модулях
DML оптимально подходит для:
- Низкоскоростной передачи данных
- Коротких дистанций (до 10 км)
- Компактных решений
- Низкого энергопотребления
EML эффективен для:
- Высокоскоростной передачи данных
- Больших расстояний
- Высокой надёжности
- Минимальной хроматической дисперсии
DFB
- Оптимальный баланс стабильности, одномодовости и стоимости для многих телекоммуникационных приложений, особенно при необходимости точной настройки длины волны.
- DFB часто выступает основой для EML (как источник излучения), а также самостоятельно используется в системах, где критичны спектральная чистота и температурная стабильность.
Экономические аспекты
- VCsel отличается низким энергопотреблением и относительно невысокой стоимостью
- DML более экономичен для скоростей 1 Гбит/с и 10 Гбит/с
- EML дороже, но эффективнее для скоростей от 25 Гбит/с
- На высоких скоростях разница в стоимости может варьироваться
Рекомендации по выбору
При выборе технологии следует учитывать:
- Требуемую скорость передачи данных
- Расстояние передачи
- Бюджет проекта
- Требования к надёжности
- Энергопотребление системы
- Специфику применения (локальная сеть или телекоммуникации)