Láseres por factor de forma y velocidad de datos

Qué láser va dentro de un módulo lo deciden dos cosas — la tasa por carril que el láser debe modular y el alcance que debe cubrir — y ambas han avanzado con cada generación de factor de forma. Esta página mapea la tecnología de láser y receptor usada en cada paso, desde los GBIC de 1G hasta los OSFP de 800G.

La regla general

La tasa empuja en la misma dirección: hasta 10G un láser de modulación directa funciona bien; a 25G el DML es marginal y el EML/VCSEL-25G toman el relevo; desde 50G PAM4 por carril, dominan el EML o los moduladores de fotónica de silicio; a 100G+ por carril los VCSEL alcanzan su techo.

Generación tras generación

1G — GBIC y SFP (años 1990 → )

El espectro multimodo del láser FP era aceptable a 1,25 Gbit/s; los VCSEL hicieron que la óptica multimodo de 1G fuera casi gratis. Véase GBIC, SFP.

10G — XFP, SFP+ (2002 → )

10G es donde el EML y el APD se convirtieron en el estándar para cualquier cosa más allá de 10 km, y donde el CDR interno del XFP dio paso al diseño del lado host del SFP+ (XFP, SFP+).

25G — SFP28 (2015 → )

El RS-FEC llega con el 25G, permitiendo que láseres más baratos cumplan la especificación en el punto de BER previo a FEC.

40G — QSFP+ (2010 → )

La primera óptica paralela de mercado masivo; las matrices de VCSEL sobre una placa con una matriz de lentes y férula MPO marcaron el patrón para todos los SR4/SR8 posteriores (QSFP+, Chip-on-board).

100G — QSFP28 (2015 → )

100G es la generación en la que la fotónica de silicio entró en producción de volumen (PSM4, DR) y en la que la división entre DFB sin enfriar (CWDM4, 2 km) y EML enfriado (LR4, 10 km) definió la escala de precios (QSFP28).

200G / 400G — QSFP56, QSFP-DD, OSFP (2019 → )

El PAM4 convierte al DSP en parte de todo módulo y empuja a los láseres a 100G por carril — territorio de EML y SiPh (QSFP-DD, OSFP).

800G y 1,6T — OSFP, QSFP-DD800, OSFP-XD (2022 → )

Tendencias transversales

1. De la modulación directa a la externa — DML para ≤ 25G, EML/MZM por encima.
2. De un láser por carril a un láser por módulo — SiPh divide una fuente CW entre varios carriles.
3. De latas TO herméticas a dies desnudos — chip-on-board para óptica paralela, integración SiPh para monomodo.
4. El alcance del VCSEL se reduce a medida que crece la tasa — 550 m a 1G, 100 m a 25G, 50–100 m a 100G; el DR monomodo está ganando terreno incluso en los enlaces cortos de centro de datos.
5. Lo coherente entra en lo conectorizable — el receptor de transporte ahora cabe en un QSFP-DD.
6. La potencia es el nuevo límite — los EML enfriados, los DSP y los ITLA empujan los módulos de 400G/800G hacia 15–20 W, impulsando el LPO y la óptica co-empaquetada.

Por qué importa para la codificación y el diagnóstico

Los bytes de identidad que lee un conmutador — longitud de onda, alcance, código de conformidad — son un indicador indirecto del láser interior. Codificar un módulo VCSEL SR4 como LR4 no cambia sus láseres de 850 nm; el host esperará un alcance monomodo que no puede ofrecer. Y la firma de DDM difiere según el tipo de láser — los pocos mA de bias de un VCSEL frente a las decenas de mA de un EML más un TEC — de modo que un valor de bias "normal" para uno es una alarma para el otro (Tipos de láser, Receptores).

El lado del procesamiento de señal de la misma historia — desde amplificadores limitadores hasta DSP, LPO y coherente — está en Modulación y DSP; el lado del empaquetado en Empaquetado óptico.