我們(men) 使用兩(liang) 個(ge) 直接調製的1.5µm單模VCSELs產(chan) 生100Gb/s極化多路4級脈衝(chong) 振幅解調信號。相幹檢測和數字信號處理使400公裏標準單模光纖(SSMF)傳(chuan) 輸具有20%的損耗HD-FEC。
使用直接調製vcsels和相幹檢測生成和傳(chuan) 輸100 Gb/s PDM 4-PAM-器件設計與(yu) 性能
使用數字相幹檢測的100Gb/s偏振分複用正交相移鍵控(PDM-QPSK)在光傳(chuan) 輸網絡中被廣泛部署,高達1Tb/s的更高比特率正在開發中。因此,在不久的將來,城域網絡也迫切需要從(cong) 10Gb/s升級到100Gb/s甚至更高。與(yu) 光傳(chuan) 輸網絡相比,城域網絡對成本、占用空間和功耗更為(wei) 敏感。雖然城域網絡覆蓋的距離比長途係統短得多,但傳(chuan) 統的城域光纖通常具有高偏振模色散(PMD)和大色散(CD)變化。在100Gb/s及以上的速度下,數字相幹檢測是滿足大PMD和CD容差的一種經濟有效的解決(jue) 方案,但要實現小尺寸、低功耗和低成本,還必須進行重大開發。
垂直腔麵發射激光器(VCSELs)由於(yu) 其低成本、高能效和占地麵積而主導著短距離和低數據速率的国产成人在线观看免费网站。采用直接檢測的方式,單模1.5µmvcsel實現了40Gb/s的運行和10Gb/s下100公裏的傳(chuan) 輸距離。使用4級脈衝(chong) 幅度調製(4PAM)和偏振複用的VCSEL的100Gb/s短距離(100m)鏈路也已被驗證。直接調製VCSEL通常被認為(wei) 不適合在高數據速率下傳(chuan) 輸距離在100到1000公裏之間的城域網絡,直到zui近,我們(men) 通過直接調製單個(ge) 1.5μm VCSEL和3-PAM在33.35-Gbaud下進行偏振分複用(PDM)仿真階段和數字相幹檢測,在標準單模光纖(SSMF)上以105.7Gb/s的線率演示了960公裏的傳(chuan) 輸。這些結果表明,結合相幹檢測的VCSELs直接強度調製可以作為(wei) 基於(yu) 相位/正交調製器的PDM-QPSK的低成本替代方案。
在本文中,我們(men) 講述了由兩(liang) 個(ge) 直接調製的偏振穩定VCSELs偏振複用產(chan) 生100Gb/s(線速率)信號。我們(men) 還使用25-Gbaud的4-PAM,而不是33.35Gbaud的3PAM,這與(yu) 典型的100-Gb/s鏈路上使用的PDM-QPSK編碼更兼容。
器件設計與(yu) 性能
如圖1(a)所示,本實驗中使用的兩(liang) 個(ge) C波段VCSELs采用短腔(SC)設計,由兩(liang) 個(ge) 介電ZnS/AlF3分布式布拉格反射器(DBR)作為(wei) 上下反射鏡組成。高折射率和低折射率四分之一波介電層之間的折射率對比導致光場進入介電鏡的有效穿透長度比半導體(ti) 層減少。減小的腔長提高了弛豫共振頻率,為(wei) 本實驗中使用的設備提供了17GHz的調製帶寬。這兩(liang) 個(ge) 器件都由五個(ge) 壓縮應變的AlGaInAs量子阱組成,這些量子阱嵌入在低氮摻雜的InP層和高磷摻雜的AlInAs包層之間。電流約束是通過圓形p+-AlGaInAs/n+-GaInAs埋隧道結(BTJ)實現的,而BTJ區域外的電流阻塞是通過反向偏置n+p結實現的。對於(yu) 高速性能,芯片和接觸墊寄生的減少是通過鈍化與(yu) 苯並環丁烯(BCB)來實現的。
圖1 a)SC-VCSEL示意圖(未按比例);
b)VCSEL 1的功率-電流-電壓特性與(yu) 直流電流的關(guan) 係
本實驗使用兩(liang) 個(ge) SC-VCSELs,BTJ直徑(dBTJ)為(wei) 5µm。在這兩(liang) 種情況下,閾值電流為(wei) 0.95mA,Max輸出功率為(wei) 4.2mW,溫度為(wei) 20°C。這些器件的功率-電壓-電流特性如圖1b所示。使用溫度調諧和電流調諧將兩(liang) 種不同激光器的波長匹配到1544.58nm。因此,這兩(liang) 個(ge) 器件分別在20.3°C(VCSEL 1)和30°C(VCSEL 2)下工作,分別為(wei) 11.49mA和8.40mA。
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