【资讯】ITLA发展：Furukawa、lumentum、EFFECT Photonics

由于智能手机等移动设备对互联网流量的需求日益增长，40 Gb/s和100 Gb/s系统已引入到骨干网络中。为了进一步扩展传输容量，在现有光纤上进行400 Gb/s和1 Tbps系统传输，预计采用16 QAM双子载波，基于DSP的滤波技术和非线性补偿技术，实现长途大容量传输。需要一种线宽小于300 kHz、波长宽可调范围且精度为±1.5 GHz的可调激光器，具备紧凑结构和低功耗特性。

在过去十年中，可调谐激光器集成技术的进步与对更小体积的需求同步。2011年，可调谐激光器遵循MSA实现ITLA。到2015年，采用uITLA外形尺寸，为原始ITLA封装体积的22%。2019年，nanoITLA外形尺寸进一步缩小，占uITLA体积的39%。

在100G ZR相干接入中使用QSFP28插接模块需进一步集成激光器。在QSFP28模块，功耗较低、尺寸略小，需使用更小体积、功耗更低的专用激光器解决方案。

1、FURUKAWA

1）uITLA

标准ITLA尺寸为74.0×30.5毫米，而uITLA尺寸为37.5×20.0毫米。

激光芯片具有不同发射波长的DFB阵列、MMI耦合器、SOA（补偿MMI耦合器损耗）组成。DFB激光阵列共有12个，通过温度控制实现全C波段或全L波段输出。波长锁定器由两个PD和一个波长滤光片组成，实现光输出与波长之间的反馈控制。模块内有两个TEC，分别独立控制激光芯片或波长滤光片的温度。

表1展示标准规格。

表2展示为标准使用的Telcordia GR-468-CORE9的可靠性测试项目。在75°C下持续工作2000小时后，光纤输出功率±10%，波长±10 pm，均符合规范要求。施加600 V后，光纤输出功率±10%，波长±10 pm，结果均符合规范。

2）nanoITLA

开发一款采用新型设计的集成波长可调谐激光芯片及PLC波长锁定器。在激光芯片中，在增益区前后分别配备两种不同类型的波长选择性反射器（DBR+环形谐振腔），输出端集成SOA。每个反射器上集成微加热器，通过局部加热控制滤波谱。DBR具有八个反射峰且反射率几乎相同。利用DBR和环形谐振器的 Vernier效应实现宽带可调谐。

图3展示激光模块，包括可调谐波长激光芯片、TEC、光分束器、光隔离器、透镜、PD以及PLC波长锁。采用PLC作为波长锁相器件，取代空间光学系统，PLC折射率差为5%，实现最小化尺寸1.7 mm × 2.5 mm。图4展示PLC光路原理图。环形谐振器长度分别为2565.0 µm和2565.3 µm，频率相差20 GHz。

nanoITLA尺寸为25.1 mm × 15.6 mm × 6.4 mm，体积比uITLA小一半，可容纳QSFP-DD 或OSP封装中。

图7展示器件实现41 nm波长调谐范围，光纤输出功率达到17 dBm，微加热器的最大功耗为220 mW。所有波长获得小于100 kHz窄线宽。当环境温度在–5°C至80°C范围内时，激光输出波长精度保持在±0.5 GHz以内。

Lumentum的nanoITLA基于独有ECL技术，封装体积比uITLA产品小40%（满足QSFP-DD/OSFP设计需求），ECL具有较长腔长，可产生业内最窄光谱线宽（<100 kHz），频率精度达±1.5 GHz，输出功率最高可达+18 dBm，典型功耗为2.5 W  ，是下一代100/400/800G相干系统的理想光源。

ECLs已成为电信行业最先进的解决方案，能够提供高质量、低噪声、窄线宽和宽调谐范围的激光束。早期的ECL激光器需要使用自由空间的光学元件，如透镜和反射镜，作为外部腔体。这种自由空间耦合效率较低，增加制造和装配复杂性，带来成本问题。

2019年，NeoPhotonics（Lumentum）通过独立芯片制造外部腔体，将其与激光芯片连接，虽然两个芯片连接仍存在一定的制造复杂性，但更具可行性且更易于扩展。

3、EFFECT Photonics

ECLs一直是行业电信领域标准，扩大激光器产量的最佳方法是尽可能将多个激光功能（增益介质、激光腔和波长锁定）单片集成。

EFFECT Photonics通过使用多个环形谐振器及其他光学元件，单片集成的InP可调谐激光器，包括增益区、激光腔体、光放大器和波长锁定器。

EFFECT Photonics开发出一种全新PicoITLA（pITLA）模块，将所有激光功能集成于一个封装中，成为适用于相干应用的全球最小ITLA，体积为nanoITLA模块的20%。

Effect Photonics总部位于埃因霍温，于2022年从Viasat收购相干DSP资源，计划将其与ITLA技术结合，以在光互连市场中展开竞争。pico-ITLA低功耗、可调谐，专为相干传输需求设计。

对于竞争对手，Coherent旗下Steelerton DSP的100ZR DSP产品已于2024年年中开始发货。EFFECT Photonics的100ZR最初在ECOC 2022展会报告中被提及，但尚未正式面世。

Effect Photonics发布两款OIF MSA ITLA。pITLA输出14dBm，C波段，适配100G ZR相干光模块；nITLA功率17dBm，面向400G/800G ZR长距相干传输。

最后核心参数对比一览表。

参考

【1】https://www.furukawaelectric.com/en/rd/review/pdf/fr46_02.pdf

【2】https://www.furukawaelectric.com/en/rd/review/fr052/fr52_10.pdf?spm=a2ty_o01.29997172.0.0.737b55fb4wouwU&file=fr52_10.pdf

【3】https://effectphotonics.com/

参考文献： 微信公众号·光芯之路

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