在本文,我们将探讨一下CPO最佳激光光源的一个奇怪矛盾:究竟是单台高功率激光器,还是波长复用多色激光器?我认为两者都可行,我们将探讨其中的原因。
最近关于Sivers Semiconductor的新闻很多,该公司股价飙升了约2000%,主要原因是其面向CPO的光学业务。首先需要注意的是,光学业务只是其少数业务;其主要业务是用于卫星通信的射频、无线和相控阵天线。我很惊讶,在SpaceX上市后,很少有人讨论Sivers Semiconductor可能成为其收购目标——因为这才是其真正的优势所在。我仍然不相信IPO后卫星通信行业会迎来繁荣,所以我们还是继续讨论其他话题吧。
我看到的另一个论点是,Sivers 的 CPO 方法本身存在缺陷,因为使用波分复用 (WDM) 不如使用单个强大的外部激光器。
为了进一步解释这一点,你应该知道目前有两种不同的观点:
超高功率激光器:其理念是制造一台功率极高的激光器,并将其置于机架外部。光束到达光引擎后,被分成多个平行通道,并使用硅光电芯片上的数据对每个通道进行调制。相干公司展示了一款400mW的超高功率激光器,而Lumentum公司则展示了一款800mW至1W的“超高功率”(SHP)激光器。
CW-WDM激光器:另一种方法是Sivers和Ayar Labs等公司正在采用的方案。这种光源从一开始就是多色的,每种颜色大约有50-65mW的功率。8条通道的总功率仍然是400mW,但无需在光引擎处进行功率分配。由于使用了不同的光颜色,因此可以用数据调制每一种颜色的光。
但是,WDM 的 CPO 方法真的比 UHP 激光器差吗?值得注意的是,Lumentum 公司虽然经常因其 SHP 激光器而备受赞誉,但他们也拥有一款非常优秀的 CW-WDM 激光器:8 个波长,每个波长最高可达 100 mW。此外,围绕 CW-WDM 技术还有一整套多源协议 (MSA)。
如果CW-WDM从一开始就存在如此多的缺陷,为什么Lumentum的产品还在MSA中?为什么他们也是MSA的成员?请注意,Coherent也在MSA中。看出其中的矛盾了吗?
真正的答案是,UHP激光器和WDM激光器只是解决同一问题的两种不同方法,Lumentum之所以同时采用这两种架构,是为了分散风险,避免押注哪种架构最终会胜出。原因如下:
SHP激光器方案需要800mW的功率,因为它需要在另一侧分成多个通道。因此,分光后每个通道都需要足够的功率。为了进行比较,我们以Coherent公司生产的400mW单色UHP激光器为例。为简化计算,假设通道内没有损耗,400mW的功率在8个通道上分别可获得50mW的功率。
如果你观察Sivers的WDM激光器,你会发现它们分布在8条通道上,每条通道的功率为50mW。与单色UHP激光器方案相比,调制器层面上并无区别。
大致可以看出它们是如何等效的。如果真的要考虑损耗,请记住,单个超高功率激光器需要 1:8 的功率比,而 WDM 方案则不需要。这会增加损耗预算,并且需要更高功率的激光器作为初始配置。WDM 则需要处理复用器/解复用器的损耗。双方都存在问题。
采用WDM技术意味着可以在单根光纤上传输更多数据,而UHP激光器分束后则需要使用多根光纤。WDM技术具有UHP激光器分束后所不具备的带宽密度。
最终重要的是调制器可用的激光功率,而不是外部激光源的功率。单台激光器运行 800mW 的功率会带来散热问题,而以较低功率运行 8 个通道则更容易控制每台激光器的散热。
激光功率越高,其本身并非像许多光学评论所宣扬的那样是优点。更高的功率固然有利于信噪比 (SNR) 和误码率 (BER),但更高的功率也意味着更高的发热量,而激光器恰恰最怕高温,因为高温会使其寿命急剧下降。即使激光器位于机架外部,可靠性仍然是 CPO(复合光路)采用者最关心的问题之一(会议数据显示激光器性能尚可,但目前尚无大规模应用的数据)。
Sivers 面临的真正危险不是他们采用 WDM 技术,而是 Lumentum 利用更高质量的 WDM 激光器在他们擅长的领域击败他们。

与报告数据的比较表
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