光モジュール: 情報伝送の未来、課題に対処する準備はできていますか?

デジタル時代の到来に伴い、情報伝達の速度と容量に対する要求は日々高まっています。高速・高帯域のデータ伝送方式として、光通信が徐々に主流になりつつあります。光通信システムでは、 光トランシーバー 最も重要なコンポーネントの 1 つです。電気信号を光信号に変換したり、光信号を電気信号に変換したりして、エレクトロニクスと光子のシームレスな接続を実現します。

半導体レーザーは光トランシーバーの中核部品の 1 つです。その安定性、出力パワー、変調速度は光モジュールの性能に直接影響します。半導体プロセスと材料技術の継続的な進歩により、半導体レーザーの性能は大幅に向上しました。従来の半導体レーザーには、主に DFB (分布反射) レーザーと VCSEL (垂直共振器面発光レーザー) が含まれます。 DFB レーザーは、狭いスペクトル幅、高出力、高変調帯域幅という利点があり、長距離光通信システムに適しています。 VCSELレーザーは、低コスト、低消費電力、高速変調などの特徴を持ち、短距離光通信やデータセンター接続などの分野で広く使用されています。

変調器は光信号を変調する光トランシーバの重要なコンポーネントであり、その性能は光通信システムの速度と帯域幅に直接影響します。現在、一般的な変調技術には、直接変調、外部変調、および電界吸収変調が含まれます。直接変調器は通常、半導体レーザーの直接変調特性を利用して簡単かつ効率的な光信号変調を実現しますが、その変調速度には限界があります。外部変調器は、外部変調器を使用してレーザーから出力される光信号を変調します。これにより、より高い変調速度と帯域幅を実現できます。電界吸収型変調器は、半導体材料の電界吸収特性を利用して、高い変調速度と電力効率で光信号変調を実現します。

光検出器は、光信号を電気信号に変換するために使用される光トランシーバーの重要なコンポーネントです。それらの性能は、光通信システムの感度と信号対雑音比に直接影響します。従来の光検出器には、主に PIN 光検出器と APD (アバランシェ フォトダイオード) 光検出器が含まれます。 PIN 光検出器には、シンプルさ、安定性、低ノイズという利点があり、ほとんどの光通信システムに適しています。 APD光検出器はアバランシェ効果を利用して光信号の検出感度を高め、長距離低出力光通信システムに適しています。

パッケージングおよび統合技術は、光トランシーバにおける重要なリンクであり、光モジュールの安定性、信頼性、費用対効果に直接影響します。パッケージング技術には主に、光デバイスの安定した性能と長期にわたる信頼性の高い動作を保証するための、光コンポーネントのパッケージング、保護、放熱設計が含まれます。インテグレーション技術とは、光モジュールの小型化、多機能化、低コスト化を実現するために、さまざまな部品を統合・接続する技術です。マイクロ・ナノ技術の継続的な発展により、パッケージングおよび集積化技術は大きく進歩し、光モジュールの性能向上と用途拡大を強力にサポートしています。

光通信システムの重要なコンポーネントとして、光トランシーバは光通信技術の発展を促進する主要な技術において常に革新と進歩を遂げています。今後、増大する通信ニーズに応えるため、高速化、低消費電力化、高集積化された光モジュールの登場が期待されます。同時に、5G、モノのインターネット、人工知能などの新興技術の発展に伴い、光モジュールはより幅広いアプリケーションシナリオで重要な役割を果たし、デジタル社会の構築と発展にさらに貢献すると考えられます。