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  • Foto del escritorSkylane Optics

Tecnologías EML vs DML

Tecnología láser: EML vs DML


Los tranceivers QSFP28 100G están muy implantados hoy en día y, aunque los diseños originales de estas piezas consistían en EML (láseres modulados por electroabsorción), la rápida escasez de disponibilidad de EML nos obligó a replantear una solución alternativa utilizando DML (láseres modulados directamente).


Ahora la variedad de productos disponibles se ha duplicado y viene acompañada de muchas preguntas sobre las diferencias entre las soluciones EML y DML en términos de rendimiento y coste.


¿Qué es un láser?


Láser es un acrónimo de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (Amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación). En otras palabras, se aplica una corriente eléctrica a un material llamado "optical gain medium" que excita los electrones. Esto significa que los electrones dentro del material tienen energía extra, y después de un tiempo perderán esa energía. Cuando pierden su energía, liberan un fotón (una partícula de luz). La liberación de fotones es la parte de "emisión estimulada de radiación" del láser.

En este punto, la luz sigue siendo tenue. Los espejos situados a ambos lados hacen rebotar la luz hacia adelante y hacia atrás y golpean otras partes del material, haciendo que estas partes también liberen fotones, generando más luz, esto es la "amplificación de la luz". Cuando todo el material está produciendo luz, esto se llama saturación y crea un haz de luz muy fuerte a una longitud de onda muy estrecha, lo que llamaríamos un rayo láser.

La luz se mueve a través del material entre los dos espejos que reflejan la luz de un lado a otro. Uno de los espejos, sin embargo, sólo refleja parcialmente la luz, dejando escapar parte de ella. La luz que se escapa constituye el rayo láser.



Fuente: researchgate.net


DML:

Los diseños DML consisten en una estructura de retroalimentación distribuida con una rejilla difractiva en la guía de ondas para un funcionamiento estable de modulación directa y también se denomina DFB por "Distributed Feedback" láser. Con los láseres DML, la velocidad de modulación y la distancia de transmisión varían con la anchura de la línea espectral del láser. De hecho, cuanto más estrecha sea la anchura de la línea, mayor será la velocidad de modulación (data range) y mayor será la distancia. 

Básicamente, se colocan secuencias de "1 "s y "0 "s sobre la señal óptica que modula la corriente de inyección; es decir, como una señal eléctrica de encendido y apagado. Por lo tanto, el diseño de un HFCD requiere que la corriente eléctrica module directamente la señal óptica encendiendo el láser para producir un "1" o apagándolo para producir un "0". Esta corriente de inyección modulada es producida por un CI externo y aplicada al láser para generar la salida óptica.

Pero la modulación directa cambia las propiedades del láser, como su índice de refracción, lo que provoca una gran dispersión cromática. El rendimiento de un DML se degrada a distancias mayores (>10km) debido a las mayores dispersiones cromáticas, la menor respuesta en frecuencia y una relación de extinción relativamente baja en comparación con los EML.

El propio EMD es un solo chip y ofrece una disposición de circuito eléctrico más sencilla para su funcionamiento. Por lo tanto, tendrá un diseño más compacto y un menor consumo de energía.


EML:

Un EML es un láser integrado con un modulador externo llamado modulador de electroabsorción o EAM integrado en un solo chip.

La estructura es la misma que la de un HFK. Pero a diferencia del DML, el EML no tiene la modulación de la señal en el lado eléctrico, sino en el lado EMA. Esto significa que la señal eléctrica genera una señal óptica continua mientras que la señal eléctrica de encendido/apagado se aplica al EAM modulando la señal óptica.

A diferencia del diseño DML, el diseño EML no tiene el láser directamente modulado, lo que ofrece la ventaja de no cambiar las propiedades del láser. Los EML son ventajosos en aplicaciones con velocidades más altas y transmisión a mayor distancia debido a su menor dispersión cromática y a la estabilidad de la longitud de onda en funcionamiento a alta velocidad.

El diseño de las MLE requerirá más potencia para funcionar, así como una disposición eléctrica más compleja.


Conclusión:

Ambos diseños, EML y DML, cumplen la norma MSA y se utilizan en los tranceivers QSFP28 de 100G. De hecho, se puede hacer un QSFP28 LR4 basado en ambos diseños y esto es entonces muy importante para entender las diferencias de rendimiento entre los dos diseños.


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