NTT：用于CPO的薄膜EA-DFB激光器演进与系统级验证

这几年 NTT 一直在做 III-V/Si 异质集成的 EA-DFB 激光器和电吸收调制器（EAM），目标就是把它们放进 CPO 方案里。

2025 年的方案明确面向 CPO，实现了无温控以及宽温 / 宽波长耐受。它采用外置光源，好处是散热好、易于更换。

但是外置光源也有代价：光必须经过光纤接口和无源硅光电路，会引入额外的耦合损耗、路由损耗和模式转换损耗。此外，单光源共享给多个 EAM 时，为了补偿分束损耗，需要更高的发射光功率，通道数越多问题越严重。

2026 年 OFC，NTT 把膜结构 EA-DFB 光源直接做进 PIC 里，取代了外置光源和 1×4 分束器，并演示了 400 Gbit/s/lane 的性能。

今天更新一下 NTT 薄膜 EA-DFB 的最新进展。ECOC 2026 上，NTT 沿用了上半年的思路，把 EA-DFB 集成在 PIC 内部。

其中，膜层 DFB 激光器 36.2 mW，驱动 EIC 40.4 mW，总功耗 76.6 mW。在 64 Gbit/s 下，Tx 芯粒的能耗是 1.20 pJ/bit。

这颗 PIC 上集成了 8 通道 EA-DFB 激光器阵列，通过前后段失谐光栅实现单模输出。EAM 和激光器共享 InGaAsP 有源层，负责调制光，后面接锥形过渡波导做光模斑尺寸转换，降低与后续波导的耦合损耗。

和 OFC 2026 的 InGaAlAs 有源区不同，这里用的是 InGaAsP，谱峰大概 1535 nm，落在 C 波段。

DFB 激光器长 100 μm，EAM 长 100 μm，中间是 250 μm 的 InP 沟道波导，提供电隔离，防止直流偏置和高频 RF 信号串扰，同时也提供热隔离，防止激光器发热影响 EAM。

整个 InP 膜层只有 340 nm 厚，上下被 SiO₂ 包层包住，光场限制非常强。封装上，NTT 把 EIC 埋进基板里，PIC 通过短堆叠过孔倒装焊在 EIC 上。

这种集总驱动设计不需要功耗大的终端电阻，很适合高密度 CPO 集成。

当 PIC 温度在 35 °C 时，激光器阈值电流很低，只有 4 mA。激光器偏置 17 mA、EAM 偏置 -0.82 V 时，光纤输出功率是 0.29 mW。

不过 0.29 mW 约 -5.4 dBm，出片功率有些偏低。特别是对 CPO 内置光源来说，以后扩通道或者上更高速率，功率可能会先成为瓶颈。

薄膜 EAM 结电容极低，原生电光带宽能到 103 GHz。但 NTT 这次的 Tx 发射模块在 19.5 mA 偏置下，实测 3-dB 带宽只有 24.2 GHz。

但即便如此，这一带宽也完全能够满足 32-GBaud PAM-4（即 64 Gbit/s）的调制需求。

最后，NTT 用这款 PIC 连上 Ge-PD 集成的 Rx 芯粒，验证了 14 m 标准单模光纤传输。14 m 对 CPO 的 Scale-up 场景来说已经够用了。整体功耗上，Rx 端 PD-TIA 是 22.3 mW，折合 0.35 pJ/bit。所以系统总能耗 = Tx (1.20) + Rx (0.35) = 1.55 pJ/bit。

产业界 CPO 功耗估计普遍是 5~6 pJ/bit，Broadcom 的「Advanced CPO」路线图到 2029 年才到 5 pJ/bit。Yole 汇总的 CPO 指标是 scale-out 5–7 pJ/bit、scale-up <1 pJ/bit。

最后再汇总对比一下从 2025 年到 2026 年 NTT 薄膜 DFB + EAM 调制器的性能进展。

延伸阅读

• NTT：支持 CPO 的薄膜 EAM 电吸收调制器进展
• NTT：基于 SiN 平台的 μ-TP 可调谐薄膜 InP 激光器

参考文献

[1] S. Yamaoka, et al., “Energy-Efficient Optical Chiplet Link with Heterogeneously Integrated Membrane EA-DFB Laser Achieving 1.55 pJ/bit at 64-Gbit/s PAM-4,” ECOC 2026.

[2] T. Hiraki, et al., “Optical Chiplet with 0.75-pJ/bit Transmitter Using Membrane III-V Electro-absorption Modulators on Si and Differential CMOS Driver,” ECOC 2025.

[3] T. Aihara, et al., “4-ch × 400-Gbps PAM4 O-Band Membrane InGaAlAs EA-DFB Laser Array on a Si Photonics Platform,” OFC 2026, paper Th4A.1.

[4] T. Minotani, et al., “Over-8000-GHzΩ/mW-FoM Transimpedance Amplifier for Processor Interconnection,” OFC 2026, paper Th2A.2.

[5] Broadcom，OFC 2025.

[6] Yole，Co-packaged Optics for Data Centers，2025.