光ファイバーネットワークを流れるデータストリームを想像してみてください。光ファイバーレーザーは、この情報革命を推進する基本的なエンジンとして機能します。光トランシーバーモジュールの心臓部として機能し、電子ビットを光信号に変換し、長距離データ伝送を可能にします。しかし、さまざまな種類の光ファイバーレーザーは、性能とコストが大きく異なり、光モジュールでの用途に直接影響します。
光ファイバーレーザー：光通信の基盤
光ファイバーレーザーは、光トランシーバーモジュールに不可欠なコンポーネントであり、主に電気信号を光ファイバーケーブルを介して伝送するための光信号に変換します。その性能は、光モジュールの伝送距離、帯域幅、およびコストを直接決定します。したがって、その原理と種類を理解することは、光通信システムを理解するために不可欠です。
光ファイバーレーザーの仕組み
「レーザー」という用語は、「誘導放出による光増幅」を表します。光ファイバーレーザーの基本的な動作原理は、次の手順にまとめることができます。
光ファイバーレーザーの主な種類
放出方向と構造に基づいて、光ファイバーレーザーは、エッジ放出レーザーと表面放出レーザーの2つのカテゴリに分類されます。
光トランシーバーモジュールは、通常、次の種類の光ファイバーレーザーを使用します。
Fabry-Perotレーザー（FPレーザー）
動作原理： 特定の波長を増幅するために、平行な高反射ミラーで形成されたFabry-Perot共振器を使用します。
特徴： シンプルな構造と低コストですが、マルチモード効果による広い出力スペクトルは分散を引き起こし、伝送距離と帯域幅を制限します。
用途： 短距離、低速光通信（例：100M SFPモジュール）。
垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）
動作原理： チップ表面に垂直な共振器を備え、光を垂直に放出します。分布ブラッグ反射器（DBR）をミラーとして使用します。
特徴： 低消費電力、費用対効果が高く、統合とテストが容易です。低分散の狭い出力スペクトルは、高速短距離通信に適しています。
用途： データセンターおよびエンタープライズネットワーク（例：400G QSFP-DD SR8および100M SFP FXモジュール）。
分布帰還レーザー（DFBレーザー）/直接変調レーザー（DML）
動作原理： 単一モード出力を得るために、特定の波長を選択的に増幅するために、利得媒体に周期的な格子構造を組み込みます。
特徴： 単一モード出力、狭いスペクトル、および高い安定性は、中距離、中速通信に適しています。
用途： メトロポリタンおよびアクセスネットワーク（例：200G QSFP56 FR4および100M SFP CWDM EXモジュール）。
電界吸収変調レーザー（EML）
動作原理： レーザーと電界吸収変調器（EAM）を1つのチップに統合します。EAMは、電圧を介して光吸収を制御してレーザーを変調します。
特徴： 低分散、高い消光比、および高速性は、長距離、高レート通信に適しています。
用途： バックボーンおよびメトロポリタンネットワーク（例：400G QSFP-DD FR4および10G SFP+ CWDM ERモジュール）。
光ファイバーレーザーの種類の比較
| レーザーの種類 | 波長（nm） | 最大伝送距離 | 最大帯域幅 | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|---|
| VCSEL | 850 | 最大500m | 最大400G（QSFP-DD） | データセンター、エンタープライズネットワーク |
| FP | 1310、1550 | 500m〜10km | 最大1000M（SFP） | 短距離通信 |
| DFB/DML | 1310、1550 | 最大40km | 最大200G | メトロポリタン、アクセスネットワーク |
| EML | 1310、1550 | 最大40km | 最大400G（QSFP-DD、OSFP） | バックボーン、メトロポリタンネットワーク |
DML/DFBとEMLの選択
DML/DFBレーザーは通常、低いデータレートと短い距離（10km未満）に対応し、EMLレーザーは高いデータレートと長距離アプリケーションで優れています。
結論
光トランシーバーモジュールの主要コンポーネントとして、光ファイバーレーザーは、伝送距離、帯域幅、およびシステムコストに大きく影響します。その原理、機能、および用途を理解することで、特定のシナリオに最適なモジュールを選択し、光通信システムにおけるパフォーマンスとコスト効率を向上させることができます。
光ファイバーネットワークを流れるデータストリームを想像してみてください。光ファイバーレーザーは、この情報革命を推進する基本的なエンジンとして機能します。光トランシーバーモジュールの心臓部として機能し、電子ビットを光信号に変換し、長距離データ伝送を可能にします。しかし、さまざまな種類の光ファイバーレーザーは、性能とコストが大きく異なり、光モジュールでの用途に直接影響します。
光ファイバーレーザー：光通信の基盤
光ファイバーレーザーは、光トランシーバーモジュールに不可欠なコンポーネントであり、主に電気信号を光ファイバーケーブルを介して伝送するための光信号に変換します。その性能は、光モジュールの伝送距離、帯域幅、およびコストを直接決定します。したがって、その原理と種類を理解することは、光通信システムを理解するために不可欠です。
光ファイバーレーザーの仕組み
「レーザー」という用語は、「誘導放出による光増幅」を表します。光ファイバーレーザーの基本的な動作原理は、次の手順にまとめることができます。
光ファイバーレーザーの主な種類
放出方向と構造に基づいて、光ファイバーレーザーは、エッジ放出レーザーと表面放出レーザーの2つのカテゴリに分類されます。
光トランシーバーモジュールは、通常、次の種類の光ファイバーレーザーを使用します。
Fabry-Perotレーザー（FPレーザー）
動作原理： 特定の波長を増幅するために、平行な高反射ミラーで形成されたFabry-Perot共振器を使用します。
特徴： シンプルな構造と低コストですが、マルチモード効果による広い出力スペクトルは分散を引き起こし、伝送距離と帯域幅を制限します。
用途： 短距離、低速光通信（例：100M SFPモジュール）。
垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）
動作原理： チップ表面に垂直な共振器を備え、光を垂直に放出します。分布ブラッグ反射器（DBR）をミラーとして使用します。
特徴： 低消費電力、費用対効果が高く、統合とテストが容易です。低分散の狭い出力スペクトルは、高速短距離通信に適しています。
用途： データセンターおよびエンタープライズネットワーク（例：400G QSFP-DD SR8および100M SFP FXモジュール）。
分布帰還レーザー（DFBレーザー）/直接変調レーザー（DML）
動作原理： 単一モード出力を得るために、特定の波長を選択的に増幅するために、利得媒体に周期的な格子構造を組み込みます。
特徴： 単一モード出力、狭いスペクトル、および高い安定性は、中距離、中速通信に適しています。
用途： メトロポリタンおよびアクセスネットワーク（例：200G QSFP56 FR4および100M SFP CWDM EXモジュール）。
電界吸収変調レーザー（EML）
動作原理： レーザーと電界吸収変調器（EAM）を1つのチップに統合します。EAMは、電圧を介して光吸収を制御してレーザーを変調します。
特徴： 低分散、高い消光比、および高速性は、長距離、高レート通信に適しています。
用途： バックボーンおよびメトロポリタンネットワーク（例：400G QSFP-DD FR4および10G SFP+ CWDM ERモジュール）。
光ファイバーレーザーの種類の比較
| レーザーの種類 | 波長（nm） | 最大伝送距離 | 最大帯域幅 | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|---|
| VCSEL | 850 | 最大500m | 最大400G（QSFP-DD） | データセンター、エンタープライズネットワーク |
| FP | 1310、1550 | 500m〜10km | 最大1000M（SFP） | 短距離通信 |
| DFB/DML | 1310、1550 | 最大40km | 最大200G | メトロポリタン、アクセスネットワーク |
| EML | 1310、1550 | 最大40km | 最大400G（QSFP-DD、OSFP） | バックボーン、メトロポリタンネットワーク |
DML/DFBとEMLの選択
DML/DFBレーザーは通常、低いデータレートと短い距離（10km未満）に対応し、EMLレーザーは高いデータレートと長距離アプリケーションで優れています。
結論
光トランシーバーモジュールの主要コンポーネントとして、光ファイバーレーザーは、伝送距離、帯域幅、およびシステムコストに大きく影響します。その原理、機能、および用途を理解することで、特定のシナリオに最適なモジュールを選択し、光通信システムにおけるパフォーマンスとコスト効率を向上させることができます。
