激光器芯片技术：EML vs DML

  100G QSFP28光收发器是当前光通信应用市场重点部署的产品类型，尽管业内初始设计方案是使用EML(电吸收调制器激光器)，但由于EML供应的严重短缺，造成光收发器设计人员不得不采用DML(直接调制激光器)作为替代方案。如今，商用产品的种类已经扩大了一倍，并且从性能和成本的角度来看，光模块EML和DML方案所遇到的问题也是不同的。

  什么是激光器

  激光即“受激辐射光放大”的简称。换而言之，将电流施加到“光增益介质”材料上，并由该材料激发具有额外能量的电子，这些电子经过一段时间后失去能量的同时，它们会释放一个光子(一种光粒子)，释放光子是激光的“受激辐射发射”部分。此时，光的能量依然微弱，两侧的腔面来回反射光，并撞击材料的其他部分，使这些部分也释放光子，进而产生更多的光，这就是“光放大”。当材料所有部分都产生光时便达到饱和，这些光在非常窄的波长下产生非常强的光束，我们将其称为激光束。光穿过两个腔面之间的材料，在它们之间来回反射光线。然而，其中一个腔面只能部分反射光线，让一些光线逃逸，而逃逸的光构成激光束。

Source: researchgate.net

  DML（直接调制激光器）

  DML设计采用分立反馈结构，其波导拥有一个衍射光栅来稳定工作，进而实现直接调制。它的激光器是分立反馈激光器(DFB)。对于DML激光器而言，调制速度和传输距离是随激光器的频谱线宽而变化。事实上，线宽越窄。调制速度(速率)就越高，传输距离也越长。

  基本上，“1”和“0”序列通过调制注入电流被放置在光信号上，这就像一个开/关电信号。因此，DML设计需要由电流直接调制光信号，方法是将激光器“打开”以产生“1”或“关闭”以产生“0”。该调制注入电流由外置IC电路产生，驱动激光器以产生光输出功率。

  但是，直接调制会改变激光的特性，例如折射率，从而导致较大的色散。与EML相比，由于更大的色散、更低的频率响应和相对较低的消光比，DML的性能在较远距离(>10公里)时会下降。DML本身是一个单芯片，为运作提供了比较简单的电路布局。因此，它将实现更紧凑的设计和更低的功耗。

  EML（电吸收调制激光器）

  EML是指集成外置调制器的激光器，这种外置调制器被称为电吸收调制器或单片集成EAM。EML结构和DML相同，但是与DML不同的是EML信号调制不在电侧而在EMA侧，这表示电信号产生连续的光信号，而电信号on/off是在EAM调制光信号之后进行。

  与DML设计相反，EML设计不直接调制激光，拥有不改变激光特性的特点。EML在高速、长途传输应用上具有优势，这是因为它的更小的色散和在高速工作下的稳定波长。

  EML设计需要更高的功率和更复杂的电路布局来实现运作。EML和DML设计都遵循行业MSA标准，两种设计都在100G QSFP28收发器上实现了商用。事实上，一个QSFP28 LR4模块采用两种设计方案制作，对于理解这两种设计所产生的性能区别而言十分重要。

  文章来源：Skylane Optics

  https://www.skylaneoptics.com/en/articles/eml-vs-dml/