我們(men) 提出了一種無冷卻、自由運行的1550nm垂直腔麵發射激光器（VCSEL），直接調製速率為(wei) 10.7Gb/s。我們(men) 還報告了通過40公裏標準單模光纖實現無差錯傳(chuan) 輸，而不使用色散減緩或跨中放大。利用反向色散光纖實現了色散匹配的99.7km光接入上行鏈路，支持27dB損耗裕度的無差錯傳(chuan) 輸。這些結果表明，在遠距離光接入網中實現無冷卻器的長波VCSEL器件是可行的。
以10.7Gb/s在99.7公裏PON中傳(chuan) 輸自由運行1550nm vcsel-結果與(yu) 討論
我們(men) 評估了係統內(nei) 關(guan) 鍵點獲得的光信號，並利用不同長度的PRBSs來評估係統對圖案長度依賴效應的敏感性。分別在35km、40km、50km（MS1）和99.7km（MS1和MS2）光纖色散補償(chang) 傳(chuan) 輸後對傳(chuan) 輸信號進行觀測。所獲得的眼圖未觀察到隨所使用的PRBS的變化而有顯著變化。使用長度為(wei) 27-1比特的PRBS，我們(men) 使用20GHz內(nei) 部光電探測器在示波器上觀察了眼圖，並給出了圖4所示的走線。除非另有說明，進入前置放大器的光功率電平控製在±20dbm，進入PD的光功率電平控製在-9dBm。表2給出了傳(chuan) 輸上行鏈路中這些關(guan) 鍵點的光消光比和光信噪比觀測值。
圖4 使用10GHz PD拍攝的10.7Gb/s NRZ-OOK信號的PD後電眼圖 (a)CPE背對背觀測，(b)35km無補償(chang) SMF觀測，(c)40km無補償(chang) SMF觀測，(d)50km匹配跨度MS1觀測
垂直刻度：（a,b,c,d）300mV/div
水平刻度：（a,b,c）50ps/div，(d)20ps/div
在CPE輸出處觀察到一個(ge) 清晰的睜眼，如圖3(A)和4(A)所示。我們(men) 觀察到與(yu) 未補償(chang) 的SMF傳(chuan) 輸相關(guan) 的OSNR下降，如圖4(b)和4(c)所示，分別為(wei) 35公裏和40公裏的長度。雖然在圖中可以清楚地區分低電平和高電平，但傳(chuan) 播信號波形的眼睛被環效應所封閉，這在接近比特周期中心的地方引入了垂直過渡；這些效應是色散引起的符號間幹擾的結果。在50km（MS1）和99.7km（級聯MS1和MS2）長度的色散匹配光纖輸出處的信號觀測表明，接收機處信號恢複良好；睜眼清晰，OSNRs良好。級聯光纖長度達到99.7km後，消光比得到改善：鏈路的淨負色散改善了激光直接調製的光信號；這一觀察結果與(yu) 其他報告非常吻合。然而，沿MS1傳(chuan) 輸的OSNR降低了2.38dB，在第二個(ge) 匹配跨度（MS2）上傳(chuan) 輸的OSNR進一步降低了0.36dB。這是由於(yu) 預放大接收器的EDFA優(you) 化了低強度光信號的低噪聲放大，因此不會(hui) 隨著輸入功率電平的降低而線性降低OSNR。級聯99.7km匹配跨度後獲得的開放眼表明該鏈路數據通信是可行的；因此，我們(men) 通過評估誤碼對接收信號功率的敏感性來擴展我們(men) 的調查。
表2 沿PON上行關(guan) 鍵點的消光比和OSNR
注：使用DSO上的信號眼觀察來評估OSNR
我們(men) 通過評估誤碼率靈敏度來評估通過該上行鏈路的數據傳(chuan) 輸。使用不同長度的PRBSs來評估模式長度依賴的係統響應。
誤碼率敏感性評估結果如圖5所示。黑色實心符號表示在CPE輸出處獲得的結果，未填充的藍色符號表示35公裏SMF後的結果，藍色帶叉的符號表示40公裏SMF後的結果。
紅色（上半填充圖樣）符號表示MS1輸出的結果，綠色（左半填充圖樣）符號表示MS1和MS2級聯99.7公裏後的結果。我們(men) 通過對每個(ge) PRBS長度使用相同的形狀來區分不同長度的PRBS:27-1（圓形圖樣），215-1（正方形圖樣），223-1（向上指向三角形圖樣）和231-1（向下指向三角形圖樣）。
圖5 在整個(ge) 傳(chuan) 輸鏈路的關(guan) 鍵點上，10.7Gb/s信號的誤碼率靈敏度。采用不同長度的PRBSs（27-1、215-1、231-1）對係統進行評價(jia)
（虛線表示誤碼率BER=10-9的無錯閾值）
對於(yu) 直接從(cong) CPE獲得的信號，當接收光功率為(wei) -29dBm時，使用長度為(wei) 27-1 比特的PRBS，可以獲得無誤差的結果。當PRBS長度為(wei) 215-1比特時，功率損失約為(wei) 2dB，當PRBS長度為(wei) 223-1比特時，功率損失約為(wei) 4dB。在這種背靠背條件下，觀察到的誤碼率地板接近
，PRBS長度為(wei) 231-1（比特。這表明發射機容易受到模式長度依賴的影響，可能是由於(yu) 調製信號波形中存在連續的1和0的長運行。這些累積改變器件的偏置點周圍的期望值，從(cong) 而扭曲激光輸出波形的光學特性。
對於(yu) 35km和40km的無補償(chang) 傳(chuan) 輸，在接收功率約為(wei) -19dBm時，我們(men) 以z短的PRBS獲得了無誤差的結果。當使用長度為(wei) 215-1（比特的PRBS時，在35km和40km的SMF下，BER底分別為(wei) 
和
。盡管先前的工作產(chan) 生了更短的色散限製鏈路長度，但隨後的努力使人們(men) 認識到，在色散補償(chang) 成為(wei) 必要之前，選擇遠離閾值的激光偏壓，以及比以前采用的更大幅度的輸入電信號，可以產(chan) 生適合更遠距離光傳(chuan) 輸的光輸出信號。因此，我們(men) 能夠利用這些電力驅動條件，在40公裏的無補償(chang) SMF範圍內(nei) 實現數據信號的無差錯傳(chuan) 輸。
對於(yu) 長度為(wei) 215-1位、長度超過40公裏的無補償(chang) SMF的PRBS，這些結果與(yu) 使用注入鎖定VCSEL源報告的靈敏度水平相比較，這是令人鼓舞的，因為(wei) 我們(men) 的發射機不需要任何注入鎖定。由於(yu) 用於(yu) 接入鏈路的信令格式（包括基於(yu) IEEE 802.11以太網的方案）實施了保護措施，以防止出現這種長時間連續的零或一比特，因此短PRBS的係統性能表明在40公裏無補償(chang) SMF上實現10Gb/s通信鏈路的可行性。在鏈路中加入IDF被觀察到可以提高係統性能，與(yu) 未補償(chang) 傳(chuan) 輸相比，接收器靈敏度增加。
使用IDF，我們(men) 能夠恢複所有使用的PRBs的無錯誤傳(chuan) 輸。觀察到匹配傳(chuan) 輸跨度的淨負色散比在發射機輸出處獲得的傳(chuan) 輸性能更好；這一結果與(yu) 先前報道的直接調製激光信號在淨負色散鏈路上傳(chuan) 輸的結果並不衝(chong) 突。
我們(men) 研究了一種新型VCSEL器件的特性，該器件可以直接調製10.7Gb/s，當使用長度為(wei) 27-1 1的PRBS時，輸出信號可以在40km的無補償(chang) SMF上無差錯地傳(chuan) 輸，接收器靈敏度為(wei) -29dBm。現場可部署的IDF光纖用於(yu) 實現擴展範圍99.7公裏的PON上行鏈路；在此鏈路上也實現了無錯誤傳(chuan) 輸。在相同長度的傳(chuan) 輸範圍內(nei) ，使用長度為(wei) 231-1比特的PRBS時，觀察到小於(yu) 3dB的損失，這與(yu) 報道的負色散光纖的光傳(chuan) 輸評估一致。
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