提出了用于10G以太網(wǎng)的1.3μmInGaAlAs/InPvcsel解決方案犬缨。高調(diào)制帶寬和10.3Gb/s的無差錯數(shù)據(jù)傳輸，溫度高達(dá)75°C棉浸，超過10公里的SMF
用于10G以太網(wǎng)的1.3μm InGaAsInP vcsel
在1.3μm波長范圍內(nèi)發(fā)射的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs）已經(jīng)達(dá)到一定程度的成熟，可以進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用嗡害。光通信模塊中更小的外形尺寸和更低的功耗標(biāo)準(zhǔn)增加了對新一代超低功率長波激光器的需求焚碌。在IEEE 802.3ae推薦中找到10GBASE-LR（遠(yuǎn)程）標(biāo)準(zhǔn)，描述了10G以太網(wǎng)在1.3μm的10G以太網(wǎng)就漾，在10km的廣泛部署的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SMF）的鏈路上呐能。對于10GBASE-SR（短距離）標(biāo)準(zhǔn)，850nm VCSELs已經(jīng)被用作具有成本效益的光源抑堡。近年來摆出，為了提高VCSEL在1.3μm波長下的性能，人們做了很多努力首妖，包括晶圓熔接器件和含氮量子阱偎漫。
我們的解決方案是基于InP的單片方法，使用埋藏隧道結(jié)（BTJ）作為電流孔徑有缆。利用這一概念象踊，我們已經(jīng)展示了1.55μm具有卓越高速性能的器件。此外棚壁，我們將器件安裝到發(fā)射器光學(xué)子組件（TOSA）模塊中检碗，該模塊可以輕松集成到現(xiàn)有的發(fā)射器基礎(chǔ)設(shè)施中漂佩。
結(jié)構(gòu)和VCSEL特性
目前高速1.3μm VCSEL的基本結(jié)構(gòu)與先前基本相同，但優(yōu)化了熔覆層的熱管理，提高了底鏡反射率戈轿。外延輸出鏡由InGaAlAs/InAlAs層對組成脂男，有源區(qū)由7個由拉伸應(yīng)變勢壘分隔的應(yīng)變量子阱組成卡骂。這些激光器的混合后鏡由3.5對CaF2/ZnS和一層金組成翠忠。
激光芯片及結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。BCB用作低介電常數(shù)鈍化鬓照，以實現(xiàn)高速運行熔酷。為了與商用收發(fā)模塊兼容，該芯片被安裝到TOSA模塊中豺裆，如圖1所示拒秘。
圖1 1.3μm VCSEL原理圖激光芯片和TOSA為內(nèi)嵌。
如圖2所示，該器件在室溫下的單模輸出功率超過3mw翼抠，在80℃時的單模輸出功率約為0.6mW咙轩。TOSA模塊的光纖耦合效率通常在50%左右。
圖2 L-I-V的特點
閾值電流在20°C和80°C時保持恒定在2.7mA阴颖，因為這些光通信器件針對高溫性能進(jìn)行了優(yōu)化。差分串聯(lián)電阻約為30Ω丐膝，與驅(qū)動模塊的傳輸線匹配良好量愧。1.33μm的單模光譜如圖3所示。在相關(guān)電流和溫度范圍內(nèi)帅矗，側(cè)模抑制比至少為40dB偎肃。
圖3 光譜
在芯片級驗證了小信號調(diào)制性能，如圖4所示浑此。對VCSEL芯片進(jìn)行了不同偏置電流下的小信號頻響測量累颂。實線符合三極濾波函數(shù)，包括弛豫振蕩頻率凛俱、本征阻尼和寄生紊馏。曲線擬合允許提取調(diào)制電流效率因子和熱限制zui大松弛振蕩頻率等幾個固有參數(shù)。室溫時帶寬超過10Ghz蒲犬，80℃時帶寬降至7.5GHz朱监，足以滿足10Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸。
圖4 1.3μm VCSEL的小信號調(diào)制性能
根據(jù)10GBASE-LR標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802.3ae）原叮，在直接調(diào)制速率為10.3125Gb/s且數(shù)據(jù)不歸零（231-1 PRBS模式長度）的情況下赫编，在長度為10km的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SMF）的非放大傳輸鏈路上，評估了VCSEL-TOSA的傳輸性能奋隶。在實驗室環(huán)境中使用匹配的光電二極管接收器擂送，評估了低至-26dbm的無誤差接收功率。為了在該領(lǐng)域更接近基于VCSEL的通信解決方案唯欣，我們有意在本實驗中使用性能較低的誤碼率（BER）檢測器模塊嘹吨。圖5顯示了20°C(a)和75°C(b)下的誤碼率測量結(jié)果。相應(yīng)的開放眼圖如圖5所示黍聂。
日志含義所有配置實現(xiàn)無錯誤操作躺苦，未檢測到錯誤層。設(shè)置偏置條件以實現(xiàn)超過7dB的消光比产还。因此匹厘，在眼圖中可以看到輕微的超調(diào)，產(chǎn)生較低的誤碼率脐区。
圖5 在20°C(a)和75°C(b)下愈诚，以10.3Gb/s（10GBASE-LR）速度測量BTB和超過10公里的SMF；眼圖如插圖所示。
介紹了TOSA封裝的1.3μm VCSELs在10G以太網(wǎng)中的傳輸性能炕柔。在10GBASE-LR標(biāo)準(zhǔn)中描述的10kmSMF鏈路上以10.3Gb/s的無差錯數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)到75°C酌泰。這些激光器具有高帶寬和低功耗，非常適合遠(yuǎn)距離10G以太網(wǎng)解決方案匕累。
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