我們(men) 展示了一種自由運行的直接調製1580nm VCSEL，適用於(yu) 支持雲(yun) 數據中心的混合無線/光學互連。通過6.5GHz無線鏈路和1km彎曲不敏感光纖，實現了1.25Gbps的無差錯傳(chuan) 輸。
用於(yu) 1.25Gbps混合無線光纖雲(yun) 光互連的自由運行L波段vcsel
數據中心国产成人在线观看免费网站對更高帶寬、靈活性和可靠性的需求鼓勵了對雲(yun) 計算架構的研究，重點是實現成本效益高、可擴展、並行光互連的高效數據中心。通信瓶頸被認為(wei) 是不斷增長的數據中心麵臨(lin) 的Max挑戰之一；這促使波分複用（WDM）光互連在高度聚合的數據流量鏈路中提供數據帶寬可擴展性。混合無線光互連係統可以在雲(yun) 節點之間提供備用數據路徑，允許進一步的流量擴展或提供改進的服務可靠性。
垂直腔麵發射激光器（VCSEL）器件由於(yu) 其緊湊的尺寸和低的工作電流水平，適用於(yu) 高密度雲(yun) 国产成人在线观看免费网站。沒有溫度或波長控製的VCSEL操作可以進一步降低能耗和發射機的複雜性。在波分複用（WDM）場景中，緊湊的L波段（1565nm至1625nm）VCSEL發射機通過增加波長信道化來增強帶寬縮放。在雲(yun) 數據中心環境中，由於(yu) 物理空間的限製，服務器密度較高，因此推薦使用G.657型彎曲不敏感光纖。BIF具有類似於(yu) G.652單模光纖（SMF）的光學特性，但其減少的宏觀彎曲損耗使光學工廠基礎設施的安裝間隙更緊，從(cong) 而增加了雲(yun) 服務器安裝中的節點密度
以前，光注入鎖定（OIL）使工作在850nm和1540nm波長的VCSEL發射機能夠在60GHz光纖無線電（RoF）係統中實現3Gbps調製。脈衝(chong) 無線電超寬帶（IR-UWB）在2m無線鏈路上以1Gbps的速度傳(chuan) 輸，使用850nmVCSEL設備。我們(men) 擴展了L波段VCSEL和混合無線電/光纖鏈路的先前工作，引入了一種新穎的自由運行的L波段VCSEL，工作在1580納米的混合無線電/光纖互連中。在1375px空中鏈路和1km G.657BIF後，實現了數據速率為(wei) 1.25Gbps的無差錯傳(chuan) 輸，誤碼率（BER）低於(yu) 10-9。這是已知的第1個(ge) 自由運行的L波段VCSEL器件在實現混合光互連架構的混合無線電/光纖鏈路中的演示。
1580nmVCSEL的特征
L波段VCSELs具有工作電流要求低、體(ti) 積小等優(you) 點，適用於(yu) 寬帶雲(yun) 光互連；這種裝置的波長調諧也可用於(yu) WDM傳(chuan) 輸。我們(men) 實現了一種新型的1580nm VCSEL，型號為(wei) Vertilas VL-1585-10-SE-T4。該器件的閾值電流為(wei) 0.85mA，在25°C下提供3.9mW的光功率，並且可以在沒有溫度或波長控製的情況下工作。VCSEL使用的原型機沒有紮辮子；在器件孔徑處對準一個(ge) 劈裂的SMF尾纖，收集輸出光束。
在功率和波長對施加偏置電流的響應方麵，該器件的直流特性如圖1a所示。插圖顯示了得到的光譜樣本；非調製連續波（實心，黑色）和調製（紅色，虛線）輸出。器件波長在1575-1580nm之間變化；獲得的Max光功率為(wei) 0.6mW(-2.55dbm)；側(ce) 模抑製比（SMSR）為(wei) 42dB。
圖1 a)自由運行1580nm VCSEL的直流響應；功率（黑色三角形）和波長（藍色圓圈）隨偏置電流的變化。插圖：在VCSEL輸出處獲得的樣品光譜；
(b)誤碼率對PD輸入功率的靈敏度，B2B（黑色方框）和1km BIF（紅色圓圈）；
(c)在開關(guan) 天線處觀察到的眼睛（藍色，頂部），1公裏BIF後（粉紅色，下方）。
係統架構
實現可選無線信令路徑的WDM光互連基礎設施可以通過緩解通信瓶頸和提高可靠性，顯著提高雲(yun) 數據服務器中心架構的性能。雲(yun) 服務器架構的布局如圖2a所示，其中WDM光互連（實色，藍色）提供寬帶通信平台；可實現替代無線連接（虛線，紅色），以便在鏈路或節點故障時繼續運行雲(yun) 服務。
所使用的評估布局如圖2b所示。在集群節點，信號由脈衝(chong) 模式發生器產(chan) 生，該發生器提供不歸零開關(guan) 鍵（NRZ-OOK）脈衝(chong) ；使用長度為(wei) 27-1位的偽(wei) 隨機二進製序列（PRBS）數據模式。電子射頻（RF）混頻器用於(yu) 將信號上轉換為(wei) 6.5GHz射頻載波；在無線傳(chuan) 輸之前由此獲得並放大的移幅鍵信號。在1375px無線鏈路的兩(liang) 端使用全向天線；這些型號為(wei) Geozondas AU-3.1G10.6G1，在6GHz時指定為(wei) 10dBi增益。在交換節點，接收到的射頻信號被放大，並通過匹配的射頻混頻器下轉換到基帶。在實踐中，鎖相環將消除本地產(chan) 生的6.5GHz射頻載波和接收到的射頻信號之間的相位偏移，然而在本次評估中，電延遲線與(yu) 射頻載波的副本（來自集群節點）一起使用，以實現所需的相位校正。交換節點的下變頻信號用於(yu) 調製直調l波段VCSEL。自由運行的VCSEL偏置遠離閾值，在其線性電壓輸入範圍內(nei) 工作；它的工作沒有溫度控製或波長穩定。在VCSEL輸出端使用光功率計（OPM）來保證劈裂光纖和VCSEL孔徑的z佳對準。使用光譜分析儀(yi) （OSA）驗證進入BIF的幹淨光信號。交換機和網關(guan) 節點之間使用的1km BIF衰減為(wei) 1.2dB。在網關(guan) 接收端，可變光衰減器用於(yu) 調節光電二極管（PD）的輸入功率。采用PD後放大，保證誤碼率測試儀(yi) （BERT）器件有足夠的電壓擺幅；采用1.8GHz PD後低通濾波，提高信噪比（SNR）。通過眼圖觀察和誤碼率對PD輸入功率評估的靈敏度來表征係統性能。
結論
誤碼率對PD輸入功率特性的靈敏度如圖1b所示；眼圖觀測結果如圖1c所示。我們(men) 觀察到通過混合無線電/光纖鏈路在接收光功率為(wei) 23.4dBm時，在1kmBIF傳(chuan) 輸後實現無差錯傳(chuan) 輸；光傳(chuan) 輸裕度為(wei) 20.95dB。從(cong) 圖1c所示的眼圖中可以看出，在開關(guan) 節點無線傳(chuan) 輸和下變頻後得到的信號有一個(ge) 清晰的睜開眼（藍色，頂部），信噪比為(wei) 6.58dB，峰值電壓（Vpp）為(wei) 340.4mV。通過1公裏光纖進一步傳(chuan) 輸並在網關(guan) 節點進行光檢測後，獲得的信號（粉色，下圖）呈現清晰的睜開眼，信噪比為(wei) 2.75dB。在1km BIF後觀察到低於(yu) 1dB的傳(chuan) 輸功率損失。
圖2 (a)雲(yun) 服務器架構實現WDM光互連與(yu) 備用無線連接
(b)實驗布局：
BERT，誤碼率測試儀(yi) ；
BIF，彎曲不敏感纖維；
OPM：光功率計；
OSA，光譜分析儀(yi) ；
PPG，脈衝(chong) 模式發生器。
我們(men) 已經演示了在雲(yun) 光學互連中通過混合無線電/光纖鏈路實現無差錯數據傳(chuan) 輸的新型L波段VCSEL設備的使用；在55厘米的空中鏈路上實現了1.25Gbps，隨後是自由運行的1580納米VCSEL和1公裏G.657 BIF。更遠距離的無線傳(chuan) 輸可以用更高增益的放大器來實現。所使用的L波段VCSEL在沒有溫度控製的情況下運行，使其能夠實現緊湊、節能的寬帶收發器，適合部署在高密度雲(yun) 數據服務安裝的WDM光互連中。在WDM光互連中成功實現這種混合無線電/光纖鏈路，突出了所使用VCSEL設備的靈活性，並顯著提高了雲(yun) 服務架構的連接性、可靠性和性能。低傳(chuan) 輸懲罰鼓勵進一步研究VCSEL在互連国产成人在线观看免费网站中的可用性。這些結果鼓勵進一步研究WDM光互連的潛力，以支持雲(yun) 交付係統，同時降低能耗。
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