为了实现下一代相干可插拔器件的目标，下一代可调谐激光器必须达到一个全新的光电集成水平。
值得注意的是，激光器的小型化和集成化并不仅仅是尺寸上的挑战，更重要的是如何提高这些激光器的功率效率。以下是一些小型激光器在提高能源效率方面带来的好处：
首先，小型激光器的工作电压和电流需求较低。这是因为高度集成的激光器设计通常采用先进的工艺和材料，使得其阈值电压和电流远低于传统的大型激光器。
其次，紧凑的设计有助于改进散热性能。在小型激光器中，光在激光芯片内传播的距离大大缩短，这有助于减少光损耗和散热问题。
此外，高度集成的激光器还能够减少耦合损耗。在光子学中，自由空间光学与芯片之间的耦合一直是一个技术难题。通过在一个芯片上集成多种功能，新型激光器能够避免这种耦合及其相关的损耗。
光子集成对于减少尺寸、降低功耗至关重要。随着越来越多的组件被集成到单个芯片上，损耗逐渐减少，光收发器的效率也相应提高。
激光集成技术的成功与挑战
在过去的十年间，可调谐激光集成技术取得了显著进步，基本满足了市场对于更小尺寸、更高集成度的迫切需求。
2011年，可调谐激光器遵循了可集成可调谐激光组件（ITLA）的多源协议（MSA）的指导原则，初步展现了其集成化的潜力。
2015年，可调谐激光器进一步实现了微型化，以紧凑的微型ITLA形式投放市场，其体积仅为原始ITLA封装的22%，显著减小了设备尺寸。
2019年，随着纳米ITLA的出现，尺寸进一步缩小，这一模块仅为微型ITLA的39%，体现了技术发展的连续性和不断进步。
图1：2011-2021相干光学可调谐激光形状因子的演变
（图源：EFFECT Photonics）
尽管取得了这些令人瞩目的进展，但激光集成技术仍面临进一步集成的挑战，特别是在100G ZR相干接入领域，对于QSFP28可插拔器件的需求日益增长。
与QSFP-DD模块相比，QSFP28可插拔模块具有更低的功耗和更小的体积，因此它们不应该使用与QSFP-DD模块相同的激光器。他们需要的是——占地面积更小、功耗更低的专用激光解决方案。
图2：100G应用中QSFP-DD和QSFP-28外形尺寸的比较
（图源：EFFECT Photonics）
为了实现这一目标，单片激光器的研发变得至关重要。
理想情况下，这种激光器将能在同一芯片上集成所有关键的激光功能，包括增益、激光腔和波长锁定器等，从而极大地提高集成度，缩小体积，并降低功耗。而这一技术的实现，将为下一代光通信设备的发展奠定坚实基础。
推动可调谐激光尺寸进一步缩小
在未来，为了进一步减小可调谐激光器的体积，就需要实现其内部部件的高度集成。
例如，每个可调谐激光器都依赖一个波长锁定器组件，来确保在各种环境条件（如温度）下激光输出的稳定性。
而将波长锁定器组件直接集成到激光芯片上，而非通过外部连接，将显著减少激光封装的空间占用和能耗。
荷兰的光学集成技术领先者EFFECT Photonics已经提出了一种创新的解决方案：他们开发了一种兼容多种可调激光器的单芯片解决方案，该方案将所有功能（包括波长锁定器）集成在一片芯片上。这种配置是降低功耗并推动大规模生产的理想选择。
通过单片集成所有可调谐激光功能，EFFECT Photonics成功研发出了新型的pico-ITLA（pITLA）模块，它将成为全球范围内用于相干应用的最小ITLA。
pITLA是可调谐激光集成的前瞻性产品，它包括所有激光功能的封装，体积只有纳米itla模块的20%。其体积仅为纳米ITLA模块的20%。如图6所示，即便与一根标准火柴棍相比，pITLA的尺寸也显得极为小巧。
图3：2011-2023相干光学ITLA模块外形尺寸与体积逐渐缩小的演变过程
（图源：EFFECT Photonics）
总结
小型化集成激光器的影响，远不止于尺寸上的优势，它对于提升电力效率同样至关重要。更紧凑的激光器设计，通常可以在更低的电压和电流下工作，这有助于改善散热性能并最大限度地减少耦合损耗。
而光子集成是实现这些性能提升的关键因素——通过将多个功能整合到单个芯片上，可以实现效率的最大化。
在推进100G相干技术在接入网的应用过程中，紧凑且节能的QSFP28尺寸相干可插拔器件及其配套的小型化可调谐激光器成为了迫切需求。EFFECT Photonics的pico-ITLA模块在这一集成和小型化进程中迈出了重要一步。
pITLA的体积仅为纳米ITLA模块的20%，它不仅满足了行业对更小尺寸的期望，更体现了对光网络边缘实现紧凑、高效和可扩展可调谐激光器的持续追求和推动作用。
