提出了用於(yu) 10G以太網的1.3µmInGaAlAs/InPvcsel解決(jue) 方案。高調製帶寬和10.3Gb/s的無差錯數據傳(chuan) 輸,溫度高達75°C,超過10公裏的SMF
用於(yu) 10G以太網的1.3μm InGaAsInP vcsel
在1.3µm波長範圍內(nei) 發射的垂直腔麵發射激光器(VCSELs)已經達到一定程度的成熟,可以進入工業(ye) 国产成人在线观看免费网站。光通信模塊中更小的外形尺寸和更低的功耗標準增加了對新一代超低功率長波激光器的需求。在IEEE 802.3ae推薦中找到10GBASE-LR(遠程)標準,描述了10G以太網在1.3µm的10G以太網,在10km的廣泛部署的標準單模光纖(SMF)的鏈路上。對於(yu) 10GBASE-SR(短距離)標準,850nm VCSELs已經被用作具有成本效益的光源。近年來,為(wei) 了提高VCSEL在1.3µm波長下的性能,人們(men) 做了很多努力,包括晶圓熔接器件和含氮量子阱。
我們(men) 的解決(jue) 方案是基於(yu) InP的單片方法,使用埋藏隧道結(BTJ)作為(wei) 電流孔徑。利用這一概念,我們(men) 已經展示了1.55μm具有卓越高速性能的器件。此外,我們(men) 將器件安裝到發射器光學子組件(TOSA)模塊中,該模塊可以輕鬆集成到現有的發射器基礎設施中。
結構和VCSEL特性
目前高速1.3µm VCSEL的基本結構與(yu) 先前基本相同,但優(you) 化了熔覆層的熱管理,提高了底鏡反射率。外延輸出鏡由InGaAlAs/InAlAs層對組成,有源區由7個(ge) 由拉伸應變勢壘分隔的應變量子阱組成。這些激光器的混合後鏡由3.5對CaF2/ZnS和一層金組成。
激光芯片及結構示意圖如圖1所示。BCB用作低介電常數鈍化,以實現高速運行。為(wei) 了與(yu) 商用收發模塊兼容,該芯片被安裝到TOSA模塊中,如圖1所示。
圖1 1.3µm VCSEL原理圖激光芯片和TOSA為(wei) 內(nei) 嵌。
如圖2所示,該器件在室溫下的單模輸出功率超過3mw,在80℃時的單模輸出功率約為(wei) 0.6mW。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,因為(wei) 這些光通信器件針對高溫性能進行了優(you) 化。差分串聯電阻約為(wei) 30Ω,與(yu) 驅動模塊的傳(chuan) 輸線匹配良好。1.33µm的單模光譜如圖3所示。在相關(guan) 電流和溫度範圍內(nei) ,側(ce) 模抑製比至少為(wei) 40dB。
圖3 光譜
在芯片級驗證了小信號調製性能,如圖4所示。對VCSEL芯片進行了不同偏置電流下的小信號頻響測量。實線符合三極濾波函數,包括弛豫振蕩頻率、本征阻尼和寄生。曲線擬合允許提取調製電流效率因子和熱限製zui大鬆弛振蕩頻率等幾個(ge) 固有參數。室溫時帶寬超過10Ghz,80℃時帶寬降至7.5GHz,足以滿足10Gb/s的數據傳(chuan) 輸。
圖4 1.3µm VCSEL的小信號調製性能
根據10GBASE-LR標準(IEEE 802.3ae),在直接調製速率為(wei) 10.3125Gb/s且數據不歸零(231-1 PRBS模式長度)的情況下,在長度為(wei) 10km的標準單模光纖(SMF)的非放大傳(chuan) 輸鏈路上,評估了VCSEL-TOSA的傳(chuan) 輸性能。在實驗室環境中使用匹配的光電二極管接收器,評估了低至-26dbm的無誤差接收功率。為(wei) 了在該領域更接近基於(yu) VCSEL的通信解決(jue) 方案,我們(men) 有意在本實驗中使用性能較低的誤碼率(BER)檢測器模塊。圖5顯示了20°C(a)和75°C(b)下的誤碼率測量結果。相應的開放眼圖如圖5所示。
日誌含義(yi) 所有配置實現無錯誤操作,未檢測到錯誤層。設置偏置條件以實現超過7dB的消光比。因此,在眼圖中可以看到輕微的超調,產(chan) 生較低的誤碼率。
圖5 在20°C(a)和75°C(b)下,以10.3Gb/s(10GBASE-LR)速度測量BTB和超過10公裏的SMF;眼圖如插圖所示。
介紹了TOSA封裝的1.3µm VCSELs在10G以太網中的傳(chuan) 輸性能。在10GBASE-LR標準中描述的10kmSMF鏈路上以10.3Gb/s的無差錯數據傳(chuan) 輸可達到75°C。這些激光器具有高帶寬和低功耗,非常適合遠距離10G以太網解決(jue) 方案。
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