我們提出了一種無冷卻、自由運(yùn)行的1550nm垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）忍弛，直接調(diào)制速率為10.7Gb/s响迂。我們還報(bào)告了通過40公里標(biāo)準(zhǔn)單模光纖實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)傳輸细疚，而不使用色散減緩或跨中放大。利用反向色散光纖實(shí)現(xiàn)了色散匹配的99.7km光接入上行鏈路疯兼，支持27dB損耗裕度的無差錯(cuò)傳輸然遏。這些結(jié)果表明吧彪，在遠(yuǎn)距離光接入網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)無冷卻器的長(zhǎng)波VCSEL器件是可行的。
以10.7Gb/s在99.7公里PON中傳輸自由運(yùn)行1550nm vcsel-VCSEL的特征
對(duì)寬頻數(shù)據(jù)服務(wù)的需求持續(xù)增加扑毡，推動(dòng)了現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。此外，傳統(tǒng)的基于銅纜或無線數(shù)據(jù)傳輸方案的帶寬限制鼓勵(lì)了在接入網(wǎng)環(huán)境中部署寬帶光傳輸技術(shù)勋又。光接入網(wǎng)的可持續(xù)部署需要可靠、廉價(jià)和節(jié)能的寬帶光源楔壤，這鼓勵(lì)了直接調(diào)制光鏈路的低成本激光源的發(fā)展鹤啡。
垂直腔面發(fā)射激光（VCSEL）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低成本寬帶信號(hào)源的潛在選擇蹲嚣。非冷卻VCSEL單元已被證明支持10Gb/s和20Gb/s的數(shù)據(jù)速率；工作在38Gb/s的冷卻VCSEL源也被提出隙畜。注入鎖定也被用于擴(kuò)展直接調(diào)制VCSEL器件的傳輸范圍抖部。VCSEL源以10Gb/s的速度運(yùn)行议惰，并在40km/進(jìn)行了演示；更遠(yuǎn)距離的傳輸也有報(bào)道言询，對(duì)鎖定激光源的啁啾進(jìn)行更復(fù)雜的控制俯萎。
我們擴(kuò)展了之前對(duì)直接以10.7Gb/s調(diào)制的無冷卻器1550nmVCSEL性能的研究运杭。我們報(bào)告了光信號(hào)在40公里標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SMF）上的無差錯(cuò)傳輸夫啊，而不使用任何色散減緩技術(shù)县习。在35km和40km的無補(bǔ)償傳輸中谆趾，我們使用長(zhǎng)度為27-1比特的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列（PRBS），接收功率為-19dbm艺玲，獲得了無差錯(cuò)的傳輸結(jié)果；這與工作在10Gb/s的注入鎖定系統(tǒng)報(bào)告的靈敏度水平相似跷叉。我們還成功地在一條未放大的99.7公里色散匹配鏈路上傳輸了10Gb/s的光信號(hào)逸雹，其中使用了現(xiàn)場(chǎng)可部署的反色散光纖（IDF）進(jìn)行色散補(bǔ)償云挟；該分析沒有使用其他分散緩解技術(shù)。IDF的色散曲線與G.652標(biāo)準(zhǔn)SMF相反园欣。
實(shí)現(xiàn)了誤碼率（BER）低于10-9的無差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸帖世。為了評(píng)估模式長(zhǎng)度依賴性的影響沸枯，使用不同長(zhǎng)度的PRBSs生成數(shù)據(jù)信號(hào)日矫。在色散匹配的99.7km上行鏈路上，采用長(zhǎng)度為231-1 比特的PRBS哪轿，實(shí)現(xiàn)了無差錯(cuò)傳輸。我們的研究結(jié)果表明了長(zhǎng)波長(zhǎng)VCSELs在增強(qiáng)范圍無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)部署中的可行性窃诉，并突出了IDF在擴(kuò)展寬帶光網(wǎng)絡(luò)范圍方面的適用性杨耙。
本實(shí)驗(yàn)中使用的VCSEL沒有任何溫度穩(wěn)定或控制電路褐奴。我們?cè)u(píng)估了VCSEL源的直流特性按脚，得到了如圖1所示的功率與偏置電流響應(yīng)敦冬。該設(shè)備的Max額定偏置電流規(guī)定為19mA；我們觀察到激光閾值電流為3mA脖旱。當(dāng)施加18mA的偏置電流時(shí)堪遂，VCSEL提供了+1dBm的平均光輸出功率萌庆。
激光操作沒有針對(duì)Max光消光比進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)檫@種情況也會(huì)導(dǎo)致輸出波形中的超調(diào)和紋波增加践险，表明光信號(hào)高度啁啾猿妈。事實(shí)上巍虫，這樣的啁啾光信號(hào)會(huì)增加對(duì)色散的敏感性彭则；這將限制色散補(bǔ)償成為必要之前的Max傳輸距離占遥。將激光偏置到遠(yuǎn)離閾值的位置，并調(diào)整調(diào)制波形以提供大的光消光而無輸出紋波瓦胎。
圖1 直流特性的VCSEL源用于此評(píng)估
在11.36mA偏壓下芬萍，施加了10.7Gb/s的不歸零開關(guān)鍵控（NRZ-OOK）調(diào)制信號(hào)搔啊，振幅為0.54mV。在VCSEL輸出處负芋，光消光比為5.85dB瓶盛；該信號(hào)的光信噪比為7.43dB，平均光功率為-1dBm惩猫。
在實(shí)驗(yàn)過程中，非冷卻器件的連續(xù)波激光波長(zhǎng)在1550.5-1550.9nm之間變化轧房；當(dāng)施加調(diào)制時(shí)拌阴，峰值波長(zhǎng)增加了約0.3nm奶镶，并且在實(shí)驗(yàn)過程中觀察到在1550.8和1560.1nm之間變化。圖2給出了在實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的激光輸出的典型光譜厂镇；藍(lán)色和黑色跡線表示在激光輸出波長(zhǎng)偏移中觀察到的極值纤壁；紅色軌跡表示中值觀測(cè)值捺信。虛線表示連續(xù)波模式操作酌媒，實(shí)線反映調(diào)制激活（Mod ON）時(shí)的激光輸出迄靠。
圖2 VCSEL在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度下工作時(shí)，以10.7Gb/s NRZ-OOK數(shù)據(jù)信號(hào)的背靠背光譜實(shí)驗(yàn)過程中觀察到激光波長(zhǎng)漂移（測(cè)量分辨率為0.01nm）
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