linux 光功率 模块_硅光PSM4/DR4光模块中的大功率激光器到底需要多大？（修改重发）...

一般认为，基于硅光光模块正式大规模商用是Luxtera公司的100G PSM4光模块。它的发射端采用1个1311nm的InP激光器加4个硅MZI调制器组成，这1个激光器通过光分束器分成4路分别作为4个MZI调制器的光源。

对于400G光模块，类似的400G的PSM4模块被IEEE命名为DR4。

相比于传统的III-V族的PSM4或DR4产品，节省了3个激光器；又因为激光器是光模块中成本最高，失效率也最高的器件(据统计光模块的失效有70-80%是有激光器引起的)，相对来说，硅光的PSM4/DR4既降低了光模块成本，又提高了可靠性。

然而，硅光PSM4中的这1个激光器也不是普通的激光器，它是定制的大功率激光器。其光功率到底需要多大呢？下文我们以较小的光模块输出光功率0dBm计算，尝试反推对大功率激光器的功率需求。

大功率激光器的最小输出功率可用下面等式粗鲁估算：

下表是几个硅光模块的典型数据，第一行数据来自第19届光网络研讨会中海信张华博士的报告，第二、三行数据来自Luxtera在2018年北大硅光暑期学校的报告，分别代表为Luxtera在先前工艺和技术的数据和将硅光芯片转移到TSMC进行芯片工艺制作后的数据。

IL: LD-SiWG	IL: SiMZI	IL: SiWG-Fiber	PL: WG	P(total)	单位
2dB	5.5 dB	2 dB	0.5 dB	16 dBm	海信[2]
3 dB (预计)	4-5dB	2.2 dB	0.5 dB	15.7-16.7dBm	Luxtera Prev.  tech.[1]
2 dB (预计)	4-5dB	1 dB	0.5 dB	13.5-14.5dBm	Luxtera TSMC[1]

(说明：这里Si-MZI的插损包括了静态损耗和调制损耗)

从表中，可以看到，海信和Luxtera先前的技术，对大功率激光器的要求约为16dBm(也就是40mW)，Luxtera将硅光芯片转移到TSMC进行芯片工艺制作后，其器件的性能实现了大幅度优化，加上Luxtera一些特有的grating等技术，13.5-14.5dBm应该也是最小需求。

对于国内的光模块厂商而言，由于工艺和设计上都相较Luxtera有一定的差距。16dBm应该代表了大多数国内厂商技术水平。

另外，由于光模块的工作范围是0-70℃，在高温工作时，模块中激光器的温度会更高一些，预计80-90℃。40mW的光功率是要求激光器温度在80-90℃时依然能输出至少40mW的光功率。常温时，大功率激光器要有60-70mW以上的输出光功率能力。这对激光器的要求还是非常高的。通常，这种大功率激光器的腔长都超过1000um。

当然，对于Intel来说，因为其利用wafer bonding技术直接在SOI晶圆上制作激光器，集成1个激光器和多个激光器并没有本质的区别，所以Intel的PSM4和DR4通常直接利用4个1311nm的激光器。

参考文献：

[1]P. De Dobblelaere. “Siliconphotonics platform for highvolume manufacturing”

[2]张华. “面向硅光集成的大功率激光器及其封装技术”