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140 メガビット/秒～622 メガビット/秒
約30年前、光送信機と受信機は「ディスクリート」デバイスを用いて設計・製造されていました。初期のレーザーデバイスとpin-FET受信モジュールは、通常、専用の筐体にパッケージ化されていました。レーザーや受信機だけでは完結しない光送信機や受信機の機能は、プリント回路基板（PCB）上にレーザードライバ、受信アンプ、そして判定回路が非集積部品として配置されたことで実現されました。
レーザー パッケージには通常、レーザー チップ、レーザー出力を制御するための一体型背面モニター フォトダイオード、場合によっては (パッケージ スタイルに応じて) 熱電冷却器 (TEC)、および結合レンズ付きのファイバー ピグテールが含まれていました。当初は、かさばる同軸パッケージと 14 ピンのデュアルインライン (DIL) スタイルの 2 つのパッケージ スタイルが用意されていました。同軸パッケージは非冷却で、多くの (標準化されていない) バージョンがあり、それぞれベンダー固有のブラケットと電気インターフェイスが必要であり、したがってベンダー固有の PCB マウントと配線が必要でした。一般に、これらの初期のパッケージは製造環境での取り扱いが困難でした。DIL パッケージは、一般的な製造環境に実装しやすいため、光学部品の事実上のパッケージ スタンダードになりました。冷却型と非冷却型の両方の DIL バージョンが存在しました。初期の実装では、TEC を使用してレーザー温度 (主に室温) を制御し、レーザーの信頼性を向上させました。残念ながら、TEC デバイスはレーザー パッケージの中で最も信頼性の低いコンポーネントでもありました。当初、レーザーは850 nmおよび1310 nmのアプリケーションで、最大約1 Gbit/sのビットレートで使用されていました。最初のレーザーチップは、マルチ縦モード（MLM）型またはファブリペロー型でした。その後、スペクトル幅が狭く、最大80 kmの距離まで使用可能な1550 nm分布帰還型（DFB）レーザーチップが利用可能になりました。1550 nmレーザーは当初、TECによるレーザーチップ冷却によってレーザーの安定性と高出力動作を向上させるため、DILハウジングにパッケージングされていました。
初期の光伝送 用レーザーは、ファイバー結合光出力が約1mW以上でした。その後、1310nm帯で約0.1mWで動作する新しい低出力レーザーが導入され、レーザーチップとファイバーピグテール間の結合がそれほど重要ではなくなりました。この場合、高ファイバー結合出力のレーザーデバイスよりもはるかに高い機械的公差で動作できます。レーザーを大量生産する場合、レーザーのコストの大部分は、レーザーチップ自体ではなく、レーザーとファイバー間の光結合とパッケージにかかることが認識されていました。そのため、光結合の歩留まりを向上させたり、製造を簡素化したりするためにできることはすべて、大幅なコスト削減につながりました。コスト削減のために低出力レーザーを使用する傾向は、ITU勧告G.957における局内/短距離および短距離/中距離インターフェース仕様の定義に反映されています。
1990年代初頭、小型同軸ピグテールパッケージの事実上の標準が登場しました。この新しいパッケージと、非冷却レーザーデバイスの性能向上により、最大80kmの距離、最大622Mbpsのビットレートに対応するほぼすべてのアプリケーションにおいて、非冷却送信機への移行が可能になりました。
ディスクリート受信モジュールの場合、パッケージングの進化は比較的緩やかなペースで進んできました。多くの場合、受信デバイスは、標準化された受信感度性能を得るために、GaAs FETやプリアンプICなどの追加の半導体部品を必要としました。受信機には、DILハウジングと同軸ハウジングの両方が使用されてきました。当初はPINレシーバーのみが市場に提供されていました。しかし、受信感度を向上させる必要性から、APD（アバランシングフォトダイオード）レシーバーデバイスが市場に導入され、規格化されました。APDレシーバーは当初、622 Mbit/s、120 kmのアプリケーションに使用されていました。より低コストのPINレシーバー技術は、最大622 Mbit/sのビットレート、最大80 kmの距離におけるあらゆるアプリケーションに適していました。
2.5 ギガビット/秒
約 25 年前、最初の 2.5 Gbit/s 光インターフェイスが設計され、それに伴い、パッケージを介した高周波 (HF) パフォーマンスと信号整合性に関連するいくつかの新しい課題が生じました。
この速度では、外部設備からの反射光がレーザーチップに及ぼす影響を最小限に抑えるため、レーザーパッケージ内に光アイソレータが必要でした。反射光はレーザーの伝送エラーの原因となる可能性があるためです。従来使用されていたDILパッケージは、HF性能が限られていたため、2.5Gbit/sには適していませんでした。そこで、HF性能を最適化するためにインピーダンス整合回路を組み込んだ「バタフライ」パッケージが導入されました。2.5Gbit/sのすべてのアプリケーションでは、様々なアプリケーションの分散要件を満たすために、SLMまたはDFBレーザーチップ技術が必要でした。さらに、当初は安定したレーザー性能を得るためにTECも使用されていました。
1990年代末には、DFBレーザーの性能が向上し、無冷却動作が可能になり、TEC用のスペースが不要になったため、バタフライパッケージの小型版が導入されました。ミニバタフライパッケージは当初1310nmのアプリケーションに使用され、後に1550nmのアプリケーションにも使用されるようになりました。
1990年代初頭に最初の 2.5 Gbit/s DWDM アプリケーションが導入されたとき、直接レーザー変調は 80 km を超える距離の伝送には適さなくなりました。代わりに、レーザーチャープの影響を最小限に抑えて 80 km をはるかに超える伝送距離を可能にするために外部変調が必要になりました。レーザーと外部変調器は最終的に 1 つのパッケージに統合され、外部変調レーザー (EML) として知られるようになり、後にデバイスは 1 つのチップに統合されました。シングルチップ EML デバイスは、連続波 (CW) モードで動作するレーザーセクションと、レーザーセクションから放射された光が変調される電界吸収型変調器セクションで構成されます。EML は「逆」モードで動作するため、電流を流しても光は放射されません。これは、レーザーに電流を流すと光が放射される従来のレーザーチップとは対照的です。チャネル間隔が100GHz（0.8nm）以上の初期の2.5Gbit/s DWDMアプリケーションでは、EML周波数のドリフトは光リンクの問題を引き起こすほど大きくありませんでした。しかし、チャネル間隔が狭くなると、必要な周波数安定性を実現し、レーザー波長のドリフトを最小限に抑えるために、波長ロッカーが必要になりました。
2.5 Gbit/s は当初、40～80 km の長距離/長距離スパンに導入されました。これらのスパンのリンク バジェットでは非常に感度の高い受信機が必要であったため、最初に APD 受信機が導入されました。高周波信号の完全性を維持するために、受信機パッケージから出ている電気リード線には、不連続性が最小限に抑えられていました。このため、電気リード線は通常、円筒形のパッケージの軸と平行に向けられていました。2.5 Gbit/s では、必要なパフォーマンスを実現するために、受信機パッケージ内に (プリ) アンプ電子部品を統合する必要がありました。その後、2.5 Gbit/s システムが短距離/中距離および局内/短距離アプリケーションに導入されると、APS 型受信機と同じパッケージング コンセプトを採用した、低コストのピン型受信機デバイスが導入されました。
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