我們通過實驗證明了1.33-um垂直腔面發(fā)射激光的特性（線寬和啁啾測量）和單模光纖傳輸中多Gb/s的良好傳輸性能奠旺。在不同的工作溫度下蜘澜，提供了40公里以上10.3Gb/s和20公里以上12.5Gb/s的無誤差測量。
1.33-um vcsel特性
日益增長的傳輸容量需求要求多Gb/s系統(tǒng)也適用于中短距離網(wǎng)絡(luò)装诡。對于存儲、局域網(wǎng)和接入網(wǎng)践盼，已安裝的基于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SSMF）的基礎(chǔ)設(shè)施在1.3m窗口（對應(yīng)于零色散）中運行鸦采。10GBASE-LR（Long Range）標(biāo)準(zhǔn)提出了使用10Gb/s數(shù)據(jù)流在1310nm的10kmSSMF上實現(xiàn)10千兆以太網(wǎng)協(xié)議光實現(xiàn)。
目前咕幻，用于這些應(yīng)用的1.3-um光源主要由直接調(diào)制的Fabry-Perot或分布反饋激光器組成渔伯。然而，使用垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs）代替邊緣發(fā)射器是非沉潞樱可取的咱旱，因為它們具有固有的優(yōu)點，如優(yōu)越的光束質(zhì)量绷耍，極低的功耗和降低的制造成本。如今鲜侥，長波VCSEL技術(shù)已經(jīng)取得了重大進(jìn)展褂始，使其工作速度達(dá)到10Gb/s，在高溫下也取得了良好的效果描函。另一方面崎苗，光互連和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用將導(dǎo)致在非冷卻條件下將比特率提高到12.5Gb/s，以保持低成本要求舀寓。因此胆数，研究直接調(diào)制的1.3-um VCSEL在不同工作溫度下以12.5Gb/s的速度在中短距離傳輸?shù)男阅苁呛苡幸饬x的。
我們通過實驗評估了1.33-umVCSEL在10Gb/s和高達(dá)12.5Gb/s下工作的能力。該器件首先以線寬和頻率啁啾為特征。在10千兆以太網(wǎng)應(yīng)用的誤碼率（BER）測量方面粘昨，已經(jīng)驗證了在不同工作溫度（20℃和70℃）下超過40公里SSMF達(dá)到的傳輸瞧预。然后揽趾，在不同的工作溫度（20-70℃）下丽惶，以12.5Gb/s的速度無差錯傳輸高達(dá)10公里的SSMF甲捏，以驗證VCSEL在非冷卻條件下的利用含蓉。
圖1 BTJ-VCSEL的橫截面券盅。
1.33-um VCSEL特性
1.VCSEL描述
本文考慮的適用于高速應(yīng)用的1.33-um VCSEL的基本結(jié)構(gòu)與前面描述的基本相同帮哈，但包層的熱管理進(jìn)行了優(yōu)化，并提高了底鏡反射率锰镀。外延輸出鏡由AlGaInAs-AlInAs層對組成（反射率為99.5%）娘侍，有源區(qū)由7個由拉伸-應(yīng)變勢壘分隔的應(yīng)變量子阱組成。這些激光器的混合后視鏡由3.5對CaF2-ZnS和金層（反射率=99.9%）組成泳炉。圖1為埋地式隧道結(jié)（BTJ）VCSEL的設(shè)計憾筏。該芯片安裝在具有本地連接器（LC）插座的發(fā)射器光學(xué)組件（TOSA）模塊中，該模塊包括光隔離器胡桃、監(jiān)測二極管和50Ω撓性電路連接踩叭。
在相應(yīng)的電流和溫度范圍內(nèi)，單模光譜顯示出超過40dB的側(cè)模抑制比翠胰。室溫下的帶寬超過10GHz容贝，受到VCSEL內(nèi)層內(nèi)部寄生和熱效應(yīng)的限制。但是之景，該帶寬可以實現(xiàn)12.5Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸斤富。
2.線寬測量
對被測1.33-um VCSEL裝置進(jìn)行了不同溫度下連續(xù)波工作的線寬測量，采用延遲自外差法锻狗，解相關(guān)長度為70m满力。圖2顯示了線寬與在20℃、40℃和70℃下測量的倒數(shù)輸出功率的關(guān)系轻纪。在線性狀態(tài)下油额，信號頻譜很好地符合洛倫茲線形，而在更高的功率水平下刻帚，線寬再次上升潦嘶，從線性轉(zhuǎn)向。在這個區(qū)域崇众，信號頻譜更適合于高斯分布和洛倫茲分布的卷積掂僵。考慮到所有的溫度范圍顷歌，非常小的線寬在輸出功率為0.5mW左右锰蓬。該器件具有很好的線寬特性，是目前所知的長波VCSEL中非常好的器件之一眯漩。
圖2 不同溫度下線寬與反向輸出功率的關(guān)系芹扭。在20℃（連續(xù)的灰線和完整的圓圈），40℃（連續(xù)的灰線和完整的正方形），70℃（黑色虛線和完整的三角形）
3.10.3Gb/s的啁啾測量
眾所周知冯勉，頻率啁啾取決于不同的驅(qū)動條件和調(diào)制特性澈蚌。本文給出的結(jié)果完美地描述了VCSEL在典型工作條件下
的行為。
在我們的測量中灼狰，我們采用了鑒頻器方法宛瞄，使用自由頻譜范圍為400GHz的Mach-Zehnder干涉儀，該值適合于高比特率交胚。在室溫下份汗，以10.3125Gb/s的直接調(diào)制速率，使用非歸零（NRZ）數(shù)據(jù)（偽隨機(jī)二進(jìn)制序列（PRBS）模式長度）評估頻率偏差蝴簇。圖3(a)顯示了整個序列中20位的時間分辨啁啾和強(qiáng)度波形杯活。
圖3(b)給出了序列的細(xì)節(jié)，啁啾的兩個組成部分（絕熱和瞬態(tài)）都很明顯熬词。在高比特率下旁钧，瞬態(tài)分量比絕熱分量更重要。在一長串邏輯“0”之后互拾，可以清楚地觀察到上升沿上的高超調(diào)歪今，而這種超調(diào)在下降沿上不太明顯。通過觀察邏輯狀態(tài)“0”和邏輯狀態(tài)“1”之間的頻率差颜矿，可以看到絕熱分量寄猩，大約為5GHz。1.33-um VCSEL峰對峰啁啾值約為18-20GHz骑疆。在1.5-um直接調(diào)制VCSEL上也測量到了類似的啁啾結(jié)果田篇。
圖3 啁啾測量1.33-umVCSEL直接調(diào)制在10.3Gb/s
(a) 測量頻率與時間的偏差（實線）和測量強(qiáng)度與時間的偏差（虛線）
(b)序列的詳細(xì)示例。絕熱啁啾和瞬態(tài)啁啾都可見
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