引言
从 10G 升级到 100G DWDM，或从 100G 灰色光学器件升级到 100G DWDM，光网络边缘的应用将从中受益：
商业服务可以将其企业带宽扩展到单通道 100G 链路之外。 固定接入链路可将光线路终端（OLT）和聚合电缆接入平台（CCAP）等现有终端设备的上行链路从 10G 升级到 100G DWDM。 移动中程受益于现有链路从 10G 到 100G DWDM 的无缝升级。 移动回程受益于将链路升级到 100G IPoDWDM。
用于这些应用的 100G 相干插入式电缆功耗极低（低于 6 瓦），QSFP28 外形尺寸比典型的 400G QSFP-DD 收发器略小。为了实现下一代相干插接光缆，下一代可调谐激光器需要达到进一步的光电融合集成水平。
小型集成激光器的影响
激光器的小型化和集成化不仅仅是一个尺寸问题，对于提高这些激光器的功率效率也重要。下面举例说明小型激光器如何提高能效。
降低工作电压和电流：与大型激光器相比，小型、高度集成的激光器设计通常需要更低的阈值电压和电流。 改进散热：紧凑型设计减少了光在激光芯片内的传输距离。这就减少了光损耗和散热。 减少耦合损耗：光电子技术中最难做到的事情之一就是自由空间光器件与芯片之间的耦合。高度集成的激光器在单个芯片上集成了多种功能，避免了这种耦合及其相关损耗。
光子集成对于实现尺寸和功耗的降低重要。单个芯片上集成的元件越多，损耗就越小，光收发器的效率就越高。
激光集成过去的成功与未来的挑战
在过去十年中，可调谐激光器集成技术的进步与对更小尺寸的需求相得益彰。2011 年，可调谐激光器遵循可集成可调谐激光器组件的多源协议（MSA）。到 2015 年，可调谐激光器以更紧凑的微型 ITLA 形式销售，仅占最初 ITLA 封装体积的 22%。2019 年，纳米 ITLA 外形进一步缩小了 ITLA 体积，因为该模块仅占微型 ITLA 体积的 39%。
图 1：用于相干光通信的可调谐激光器外形尺寸的演变（2011-2021 年）[1]。尽管取得了进展，但仍需要为 100G ZR 相干接入中使用的 QSFP28 插件进一步集成激光器。由于 QSFP28 插件比 QSFP-DD 模块功耗更低，占地面积略小，因此不应使用与 QSFP-DD 模块相同的激光器。它们需要占用空间更小、功耗更低的专用激光器解决方案。
图 2：QSFP-DD 和 QSFP-28 外形尺寸在 100G 应用中的比较。要实现这些雄心勃勃的目标，需要在同一芯片上理想地集成所有关键激光功能（增益、激光腔和波长锁定器）的单片激光器。
进一步缩小可调谐激光器尺寸
要在未来缩小可调谐激光器的体积，就必须进一步提高其部件的集成度。例如，每台可调谐激光器都需要一个波长锁定器部件，它可以稳定激光器的输出，而不受温度等环境条件的影响。将波长锁定器组件集成在激光芯片上，而不是在外部安装，将有助于减少激光器封装的占地面积和功耗。
EFFECT Photonics 的激光解决方案非常独特，因为它实现了将包括波长锁定器在内的所有功能都单片集成在一个芯片上的大范围可调谐激光器。这种设置非常适合于降低功耗和大批量生产 [2] 。
所有可调谐激光器功能的单片集成使 EFFECT Photonics 开发出一种新型皮米 ITLA（pITLA）模块，它将成为世界上用于相干应用的最小 ITLA。pITLA 是可调谐激光器集成的下一步，它将所有激光器功能都集成在一个封装中，体积仅为纳米 ITLA 模块的 20%。下图显示，即使是一根标准的火柴棍，在体积上也会使 pITLA 相形见绌。
图 3：用于相干光通信的 ITLA 外形尺寸缩小情况（2011-2023 年）。图中包括一根长度约为 4 厘米的火柴，以示比例。启示
小型集成激光器的影响不仅限于尺寸方面的考虑，还对提高功率效率做出了重要的贡献。更小的激光器设计本身就能在更低的电压和电流下工作，从而改善散热并最大限度地减少耦合损耗。光电芯片 （PIC）是实现上述降低成本的关键因素，通过将多种功能整合到单个芯片上实现效率最大化。
在接入网络中实现 100G 相干技术的过程中，需要采用 QSFP28 外形的紧凑型、高能效相干插接器，以及适合这种外形的紧凑型、高能效可调谐激光器。EFFECT Photonics 推出的皮米级 ITLA 模块为这一集成化和微型化进程迈出了新的一步 [2]。pITLA 的体积仅为纳米 ITLA 模块的 20%，不仅实现了雄心勃勃的目标，还体现了为光网络边缘实现紧凑、高效和可扩展可调谐激光器的不懈努力。
参考文献
[1]https://www.laserfocusworld.com/lasers-sources/article/14206767/tunable-external-cavity-lasers-power-high-speed-coherent-transmission
[2]https://effectphotonics.com/insights/why-small-laser-size-matters/
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