Miniatizatsiya va yuqori integratsiya lazerni ishlab chiqishda asosiy taklifga aylanadi

Yangi avlod kogerent ulanadigan qurilmalarning maqsadini amalga oshirish uchun yangi avlod sozlanishi lazerlar optoelektronik integratsiyaning butunlay yangi darajasiga chiqishi kerak.
Shuni ta'kidlash kerakki, lazerlarni miniatyuralashtirish va integratsiya qilish nafaqat o'lchamdagi muammo, balki eng muhimi, bu lazerlarning quvvat samaradorligini qanday oshirishdir. Kichik lazerlarning energiya samaradorligini oshirish nuqtai nazaridan ba'zi afzalliklari:
Birinchidan, kichik lazerlar pastroq ish kuchlanishiga va oqim talablariga ega. Buning sababi shundaki, yuqori darajada integratsiyalangan lazer dizaynlari ko'pincha an'anaviy yirik lazerlarga qaraganda ancha past kuchlanish va oqimlarni ta'minlaydigan ilg'or jarayonlar va materiallardan foydalanadi.
Ikkinchidan, ixcham dizayn issiqlik tarqalishini yaxshilashga yordam beradi. Kichik lazerlarda yorug'likning lazer chipi ichida o'tadigan masofasi ancha qisqaroq, bu yorug'lik yo'qotilishi va issiqlik tarqalishi muammolarini minimallashtirishga yordam beradi.
Bundan tashqari, yuqori darajada integratsiyalangan lazerlar ulanish yo'qotishlarini kamaytirishi mumkin. Fotonikada bo'sh kosmik optika va chip o'rtasidagi bog'lanish har doim texnik muammo bo'lib kelgan. Bitta chipda bir nechta funktsiyalarni birlashtirgan holda, yangi lazerlar bu ulanish va u bilan bog'liq yo'qotishlardan qochishga qodir.
Fotonik integratsiya hajmi va quvvat sarfini kamaytirish uchun zarurdir. Ko'proq va ko'proq komponentlar bitta chipga birlashtirilganligi sababli, yo'qotishlar asta-sekin kamayadi va shunga mos ravishda optik qabul qiluvchining samaradorligi oshadi.
Lazerli integratsiya texnologiyasidagi muvaffaqiyatlar va muammolar
Sozlanishi mumkin bo'lgan lazerli integratsiya texnologiyasi so'nggi o'n yil ichida sezilarli darajada rivojlangan bo'lib, bozorning kichikroq hajm va yuqori integratsiyaga bo'lgan talabini qondirdi.
2011-yilda sozlanishi lazerlar sozlanishi mumkin boʻlgan lazer assambleyalarini (ITLA) integratsiyalash boʻyicha Koʻp manbali kelishuv (MSA) koʻrsatmalariga amal qilib, dastlab oʻzlarining integratsiya potentsialini namoyish etdilar.
2015-yilda sozlanishi lazerlar yanada kichraytirildi va ixcham mikro-ITLAlar ko‘rinishida bozorga chiqarildi, ular asl ITLA paketi hajmining atigi 22% ni tashkil etadi, bu esa qurilma hajmini sezilarli darajada qisqartiradi.
2019 yilda nano ITLA modulining paydo bo'lishi bilan o'lcham yanada kichraydi, bu modul mikro ITLA ning atigi 39 foizini tashkil etadi, bu texnologiya rivojlanishidagi uzluksizlik va doimiy taraqqiyotni aks ettiradi.

1-rasm: Kogerent optikaning sozlanishi lazer shakli faktorining evolyutsiyasi 2011-2021
Ushbu ta'sirchan yutuqlarga qaramay, lazerli integratsiya texnologiyasi, ayniqsa QSFP28 ulanadigan qurilmalarga talab ortib borayotgan 100G ZR kogerent kirish maydonida qo'shimcha integratsiya muammolariga duch kelmoqda.
QSFP28 ulanadigan modullar QSFP-DD modullariga qaraganda kamroq quvvat sarfini va kichikroq joyni taklif qiladi, shuning uchun ular QSFP-DD modullari bilan bir xil lazerlardan foydalanmasliklari kerak. Ularga kerak bo'lgan narsa - kichikroq maydon va kam quvvat sarfiga ega maxsus lazer echimlari.

2-rasm: 100G ilovalari uchun QSFP-DD va QSFP-28 shakl omillarini taqqoslash
Ushbu maqsadga erishish uchun monolit lazerlarni ishlab chiqish muhim ahamiyatga ega.
Ideal holda, bunday lazer barcha asosiy lazer funktsiyalarini, shu jumladan daromad, lazer bo'shlig'i va to'lqin uzunligi shkafini bir xil chipda birlashtira oladi, natijada integratsiya sezilarli darajada oshadi, o'lchamlar kamayadi va quvvat sarfi kamayadi. Ushbu texnologiyaning amalga oshirilishi keyingi avlod optik aloqa qurilmalarini rivojlantirish uchun mustahkam poydevor yaratadi.
Sozlanishi mumkin bo'lgan lazerlarning hajmini yanada kamaytirishga yordam berish
Kelajakda sozlanishi mumkin bo'lgan lazerlarning o'lchamlarini yanada kamaytirish uchun ularning ichki komponentlarini yuqori darajada integratsiyalashuvini amalga oshirish kerak bo'ladi.
Misol uchun, har bir sozlanishi lazer harorat kabi turli xil atrof-muhit sharoitlarida lazer chiqishi barqarorligini ta'minlash uchun to'lqin uzunligi shkafi yig'ilishiga tayanadi.
To'lqin uzunligi shkafi moslamasini tashqi ulanishlar orqali emas, balki to'g'ridan-to'g'ri lazer chipiga integratsiyalash lazer paketining kosmik izini va energiya sarfini sezilarli darajada kamaytiradi.
Optik integratsiya texnologiyalari bo‘yicha Gollandiya yetakchisi EFFECT Photonics kompaniyasi innovatsion yechimni taklif qildi: ular sozlanishi lazerlarning keng diapazoni bilan mos keluvchi bitta chipli yechimni ishlab chiqdi, u barcha funksiyalarni, shu jumladan, to‘lqin uzunligi qulfini bitta chipda birlashtiradi. . Ushbu konfiguratsiya quvvat sarfini kamaytirish va ommaviy ishlab chiqarishni boshqarish uchun ideal.
Barcha sozlanishi mumkin bo'lgan lazer funktsiyalarini bitta chipda birlashtirgan holda, EFFECT Photonics yangi pico-ITLA (pITLA) modulini muvaffaqiyatli ishlab chiqdi, bu butun dunyo bo'ylab izchil ilovalar uchun eng kichik ITLA bo'ladi.
pITLA sozlanishi lazer integratsiyasi uchun istiqbolli mahsulot bo'lib, nanoITLA moduli hajmining atigi 20 foizini tashkil etadigan paketdagi barcha lazer funksiyalarini o'z ichiga oladi. Bu nanoITLA moduli hajmining atigi 20% ni tashkil qiladi. 6-rasmda ko'rsatilganidek, pITLA standart gugurt tayoqchasi bilan solishtirganda ham juda kichik ko'rinadi.

3-rasm: Kogerent optikaning evolyutsiyasi ITLA moduli shakl faktori va hajmini qisqartirish, 2011-2023

Kichkinalashtirilgan integratsiyalangan lazerlarning ta'siri o'lchamdagi afzalliklardan ancha yuqori; energiya samaradorligini oshirish uchun bir xil darajada muhimdir. Yana ixcham lazer dizaynlari ko'pincha past kuchlanish va oqimlarda ishlashi mumkin, bu termal ishlashni yaxshilashga va ulanish yo'qotishlarini minimallashtirishga yordam beradi.
Fotonik integratsiya esa ushbu samaradorlik yutuqlariga erishishning asosiy omilidir - bitta chipda bir nechta funktsiyalarni birlashtirish orqali samaradorlikni maksimal darajada oshirish mumkin.
Ixcham va energiya tejamkor QSFP{1}}oʻlchamli kogerent ulanadigan qurilmalar va ular bilan birga keladigan miniatyuralashtirilgan sozlanishi lazerlarga talab katta, chunki biz kirish tarmoqlarida 100G kogerent texnologiyasidan foydalanishni rivojlantirmoqdamiz. EFFECT Photonics kompaniyasining pITLA modullari ushbu integratsiya va kichiklashtirish jarayonida muhim qadamdir.
NanoITLA modulining atigi 20% oʻlchamiga ega boʻlgan pITLA nafaqat sanoatning kichikroq oʻlchamlarga boʻlgan talablarini qondiradi, balki optik tarmoqlarning chekkasida ixcham, samarali va kengaytiriladigan sozlanishi lazerlarni amalga oshirish uchun davomli intilish va harakatni namoyish etadi.