Ceyear 3674 series VNA (2port, 4port)

100 Gbaud EML（Electro-absorption Modulated Laser：電界吸収型変調レーザー）とは、1秒間に1000億回の信号変調（シンボルレート）が可能な超高速のEMLデバイスを指す技術目標です。これは、EML技術の進化における最先端の課題であり、次世代のテラビット級光通信の実現に不可欠です。

EMLは構造上、既に高い変調帯域を持っていますが、100 Gbaudという極めて高いシンボルレートを実現するには、いくつかの技術的な課題を克服する必要があります。

1. 100 Gbaud EMLの意義と必要性

現在、データセンターや通信網で広く使われているEMLは、通常25～50 Gbaud（約25～50 GHzの電気帯域）で動作しています。

• 現状の高速化: 50 GbaudのEMLに**PAM-4変調**（4値変調）を適用することで、100 Gbps/λ（1波長あたり）の伝送が可能です。

• 100 Gbaudの実現がもたらすもの:

  • 200 Gbps/λの実現:100 GbaudのEMLにPAM-4変調を適用することで、1波長あたり200 Gbpsのデータレートを達成できます。

  • 高密度・低消費電力化: 少ない波長（チャネル）で大容量伝送が可能になるため、光モジュールのフットプリントの縮小や、集積度の向上による消費電力の削減に直結します。

2. 実現に向けた技術的課題

EMLの変調速度は、その電気的・光学的特性によって制限されます。100 Gbaudを達成するには、従来のEML設計を根本的に見直す必要があります。

1. 電気的帯域の拡張:

   • 課題: EMLの変調電極や配線構造に起因する寄生容量や抵抗成分が、高速信号の伝送を妨げます。

   • 対策: 変調電極の**最適化（移動波型電極の設計）**や、低誘電率材料の採用により、100 GHz級の電気帯域を確保する必要があります。

2. 光学的帯域の最適化:

   • 課題: EA変調器（電界吸収型変調器）の量子井戸構造や光子寿命が、変調応答速度の限界となります。

   • 対策: 量子井戸構造の設計を最適化し、高い吸収効率と高速なキャリア応答を両立させる必要があります。

3. モノリシック集積の高度化:

   • 課題: 100 Gbaud級の性能では、レーザー部と変調器部のわずかな不整合が特性に大きく影響します。

   • 対策: 高精度なエピタキシャル成長技術や微細加工プロセスを駆使し、両者の接合界面の品質と構造を高める必要があります。

3. 応用と市場動向

100 Gbaud EML技術は、特に以下の分野で普及が期待されます。

• 次世代光トランシーバー: 800 Gbpsや1.6 Tbpsといったテラビット級の光モジュールにおいて、100 Gbaud EMLは主要な光源・変調器として採用されます。例えば、1.6 Tbpsは、8チャネル ✕ 100 Gbaud (PAM-4) →8チャネル ✕ 200 Gbaud= 1.6 Tbpsで実現可能です。

• データセンター（DCI）: 異なるデータセンター間（DCI: Data Center Interconnect）を結ぶ超大容量通信網において、高性能・高集積な送信デバイスとして利用されます。

100 Gbaud EMLは、TFLN（薄膜ニオブ酸リチウム）のような革新的な変調技術と並んで、高速光通信の未来を形作る主要な技術の一つです。