Tecnologia laser: EML vs DML
Os tranceivers QSFP28 100G estão hoje fortemente implantados e embora os desenhos originais destas peças consistissem em EML (Electro-absorption Modulated Lasers), a rápida escassez de disponibilidade de EML obrigou-nos a repensar uma solução alternativa utilizando DML (Directly Modulated Lasers).
Agora a variedade de produtos disponíveis duplicou e vem com muitas perguntas sobre as diferenças entre ambas as soluções EML e DML em termos de desempenho e custo.
O que é um Laser?
Laser é um acrónimo de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de Radiação). Por outras palavras, uma corrente eléctrica é aplicada a um material chamado "optical gain medium" que excita os electrões. Isto significa que os electrões dentro material têm energia extra, e após um pouco de tempo perderão essa energia. Quando perdem a energia, libertam um fotão (uma partícula de luz). A libertação de fótões é a parte ”stimulated emission of radiation” (emissão estimulada de radiação) do laser.
Neste momento, a luz ainda é fraca. Os espelhos de cada lado fazem ricochetear a luz para trás e para a frente, e atingem outras partes do material, fazendo com que essas partes também libertem fotões, gerando mais luz, isto é "amplificação de luz". Quando todo o material está a produzir luz, isto chama-se saturação e cria um feixe de luz muito forte a um comprimento de onda muito estreito, a que chamaríamos um feixe laser.
A luz move-se através do material entre os dois espelhos que reflectem a luz para trás e para a frente entre eles. Um dos espelhos, contudo, reflecte apenas parcialmente a luz, permitindo a fuga de alguns. A luz que escapa compõe o feixe laser.
Fonte: researchgate.net
DML:
Os desenhos de DML consistem numa estrutura de feedback distribuído com uma grelha difractiva no guia de onda para operação estável de modulação directa e é também chamada DFB para "Distributed Feedback" laser. Com os lasers DML, a velocidade de modulação e a distância de transmissão variam com a largura da linha espectral do laser. De facto, quanto mais estreita é a largura da linha, mais alta é a velocidade de modulação (data range) e mais longa é a distância.
Basicamente, sequências de "1"s e "0 "s são colocadas sobre o sinal óptico modulando a corrente de injecção; Isto é, como um sinal eléctrico ligado/desligado. Portanto, a concepção de um DML exige que a corrente eléctrica module directamente o sinal óptico, ligando o laser "on" para produzir um "1" ou "off" para produzir um "0". Esta corrente de injecção modulada é produzida por um CI externo e aplicada ao laser para gerar a saída óptica.
Mas a modulação directa altera as propriedades do laser como o seu índice de refracção, levando a uma grande dispersão cromática. O desempenho de um DML degrada-se em alcances mais longos (>10km) devido a maiores dispersões cromáticas, menor resposta de frequência, e um rácio de extinção relativamente baixo quando comparado com os EMLs.
O DML em si é um único chip e proporciona uma disposição mais simples do circuito eléctrico para operação. Assim, produzirá um desenho mais compacto e um menor consumo de energia.
EML:
Um EML é um laser integrado com um modulador externo chamado modulador de electro-absorção ou EAM integrado num único chip.
A estrutura é a mesma que um DML. Mas, ao contrário do DML, o EML tem a sua modulação de sinal não no lado eléctrico, mas no lado EMA. Isto significa que o sinal eléctrico gera um sinal óptico contínuo enquanto o sinal eléctrico ligado/desligado é aplicado depois ao EAM modulando o sinal óptico.
Em oposição ao desenho DML, o desenho EML não tem o laser directamente modulado, dando a vantagem de não alterar as propriedades do laser. As LMEs são vantajosas em aplicações com velocidades mais elevadas e transmissão de maior distância devido à sua menor dispersão cromática e comprimento de onda estável sob operação de alta velocidade.
A concepção dos EML exigirá mais potência para funcionar, bem como uma disposição eléctrica mais complexa.
Conclusão:
Tanto o desenho EML como o DML respeitam a norma MSA e são utilizados em tranceivers 100G QSFP28. De facto, um QSFP28 LR4 pode ser feito com base nos dois desenhos e isto é então muito importante para compreender as diferenças em termos de desempenho entre os dois desenhos.
Fonte: Skylane Optics
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