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VCSEL傳輸性能

發(fā)布時(shí)間:2024-11-26 15:37:29 瀏覽量:147 作者:Alex

摘要

我們通過實(shí)驗(yàn)證明了1.33-um垂直腔面發(fā)射激光的特性(線寬和啁啾測(cè)量)和單模光纖傳輸中多Gb/s的良好傳輸性能。在不同的工作溫度下姑廉,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(cè)量缺亮。

正文


vcsel傳輸性能


傳輸性能為10-Gb應(yīng)用程序


實(shí)驗(yàn)中使用的1.33-um LC-TOSA在20℃時(shí)顯示出1.5mW的輸出功率号阿,在70℃時(shí)顯示出0.5mW的輸出功率并鸵,并在背對(duì)背(BTB)條件下使用NRZ數(shù)據(jù)(231-1 PRBS模式長度)以10.3125Gb/s的直接調(diào)制速率進(jìn)行評(píng)估,并在未放大的40公里SSMF傳輸鏈路上進(jìn)行評(píng)估(1.33-um衰減:0.35dB/km扔涧;色散:2.5ps/nm·km)园担,無色散補(bǔ)償。在不同的溫度(20℃和70℃)下進(jìn)行測(cè)量枯夜,在每個(gè)溫度下都找到一個(gè)非常佳的工作點(diǎn)弯汰,以實(shí)現(xiàn)相同的5.5dB消光比,保持12.4mA的偏置電流恒定湖雹,并改變調(diào)幅咏闪。該信號(hào)由一個(gè)靈敏度為26dbm、消光比為10.2dB的雪崩光電二極管檢測(cè)摔吏。圖4(a)顯示了在工作溫度為20℃時(shí)檢測(cè)到的眼圖鸽嫂。由于傳播,色散增加舔腾,但在40公里SSMF傳播后溪胶,眼仍然是打開的,沒有明顯的退化稳诚。在圖4(b)中哗脖,報(bào)告了20℃時(shí)接收功率的誤碼率曲線。在BER下,在10公里的傳播后會(huì)出現(xiàn)輕微的損失(0.5dB)才避,而在20公里和30公里的SSMF傳播后會(huì)出現(xiàn)大約1dB的功率損失橱夭。40公里后,達(dá)到無誤差狀態(tài)桑逝,誤差損失為1.5dB棘劣。圖5(a)示出工作溫度為70℃時(shí)的眼圖,與室溫下獲得的眼圖沒有明顯差異楞遏;眼睛是張開的茬暇,沒有明顯的扭曲。在圖5(b)中寡喝,報(bào)告了70℃下的BER測(cè)量結(jié)果糙俗。在40公里后壮韭,以小于2dB的損失達(dá)到無誤差狀態(tài)酝锅。


我們期望通過增加模塊發(fā)射的功率(即優(yōu)化VCSEL與封裝光纖之間的耦合效率,提高VCSEL結(jié)構(gòu)的性能)實(shí)現(xiàn)約50公里圾结。


 (a)在20℃背靠背配置下以及在10.3125Gb/s速率下10格二、20和40kmSSMF傳播后在接收機(jī)處檢測(cè)到的眼圖劈彪。

(b)背靠背配置下10.3125Gb/s接收功率的誤誤率曲線(虛線)、10公里(連續(xù)線和全圓)顶猜、20公里(連續(xù)線和全正方形)沧奴、30公里(連續(xù)線和全菱形)、40公里SSMF傳播(連續(xù)線和全三角形)時(shí)的誤誤率曲線驶兜。


 (a)以10.3125Gb/s速率傳輸10公里扼仲、20公里SSMF和40公里SSMF后,在70℃背靠背配置下接收器處檢測(cè)到的眼圖

(b)背對(duì)背配置下10.3125Gb/s接收功率的誤誤率曲線(虛線)抄淑、10公里(連續(xù)線和全圓)屠凶、20公里(連續(xù)線和全菱形)、30公里(連續(xù)線和全方形)肆资、40公里SSMF傳播(連續(xù)線和全三角形)時(shí)的誤誤率曲線矗愧。


12.5Gb/s傳輸性能


上面描述的相同設(shè)置已用于使用1.33-um VCSEL在高達(dá)20km的傳播距離下以12.5Gb/s的速度評(píng)估性能。


在20℃和70℃兩種不同的溫度下評(píng)估傳播性能郑原,在70℃下優(yōu)化偏置電流以獲得更好的性能唉韭,并在兩種溫度下設(shè)置為11mA。在每個(gè)溫度下都找到了一個(gè)非常佳的工作點(diǎn)犯犁,以確保在改變調(diào)幅時(shí)消光比相同属愤,為5.5dB。


圖6(a)顯示了在20℃下不同傳播長度下的眼圖酸役。在背靠背配置中住诸,即使設(shè)備和電子驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)工作速度高達(dá)11.3Gb/s驾胆,眼睛也是完全打開的。20公里后贱呐,沒有明顯的失真丧诺;由于光纖色散(50ps/nm),脈沖稍微擴(kuò)大奄薇,但眼睛仍然打開驳阎。圖6(b)給出了20℃時(shí)接收功率的函數(shù)誤碼率曲線。


在SSMF傳播5公里后馁蒂,沒有可見的功率損失呵晚,而在傳播10公里和20公里后,功率損失略有減少远搪,分別為0.7dB和小于1dB劣纲。這是一個(gè)很好的結(jié)果,支持在中短距離使用VCSEL谁鳍。


不同溫度下的眼圖如圖7(a)所示。在考慮的溫度范圍內(nèi)沒有差異劫瞳;眼睛在70攝氏度時(shí)也是張開的倘潜,沒有明顯的扭曲。在70℃時(shí)志于,發(fā)射功率下降涮因,不足以評(píng)估20km以內(nèi)的BER。


圖7(b)給出了背靠背配置和SSMF在20℃和70℃下運(yùn)行10km后接收功率的誤碼率曲線伺绽。在70℃背靠背條件下养泡,由于在高溫下進(jìn)行的偏置優(yōu)化,相對(duì)于20℃奈应,性能略有改善澜掩。然而,在10公里SSMF傳播后杖挣,在20℃和70℃下的誤碼率測(cè)量值之間沒有明顯的差異肩榕,因此在這兩個(gè)溫度下接收器的請(qǐng)求功率是相同的。


a)背靠背條件下12.5Gb/s接收器上檢測(cè)到的眼圖惩妇,以及在20℃工作溫度下5公里株汉、10公里和20公里SSMF傳播后的眼圖

(b)背靠背配置下12.5Gb/s接收功率的誤碼曲線(虛線),20℃下SSMF傳播后5公里(圓)歌殃、10公里(菱形)和20公里(方形)后的誤碼曲線乔妈。


(a)不同工作溫度(20℃和70℃)下,在12.5Gb/s背靠背狀態(tài)下和10km后接收器處檢測(cè)到的眼圖氓皱。

(b)在20℃下背靠背配置(虛線)路召、在70℃下背靠背配置(全三角形)贮懈、在20℃下傳播10公里(全正方形)和在70℃下傳播10公里(全圓圈)時(shí)接收功率與12.5Gb/s時(shí)的誤碼率曲線。


我們已經(jīng)成功地演示了1.33-um TOSA封裝的VCSEL在SSMF傳播中的10.3和12.5Gb/s性能优训。在10.3Gb/s下朵你,經(jīng)過40公里的SSMF傳播,實(shí)現(xiàn)了無誤差條件揣非,相對(duì)于背對(duì)背的損失小于2dB抡医。在12.5Gb/s的速度下,測(cè)量結(jié)果顯示在超過20公里SSMF的范圍內(nèi)有輕微的傳播損失早敬。在不同溫度下實(shí)現(xiàn)的測(cè)量證明了該裝置在非冷卻條件下運(yùn)行的能力忌傻。

長波VCSEL提供高帶寬和極低功耗的能力,非常適合10千兆以太網(wǎng)應(yīng)用和高比特率數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)搞监。


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