我們(men) 利用20GHz單模短腔垂直腔麵發射激光二極管（VCSEL）在1525nm的傳(chuan) 輸波長下，在長達1.6km的標準單模光纖（SSMF）上實現了84Gb/s的四電平脈衝(chong) 幅度調製（PAM-4）。不同的均衡器方法，包括通用前饋均衡器（FFE）、非線性Volterra均衡器（NLVE）、Max似然序列估計器（MLSE）及其組合，評估其作為(wei) 標準PAM-4或部分響應PAM-4信號的均衡器的工作效果。實驗證明，標準的FFE不足以實現>0.6km的傳(chuan) 輸距離，而使用NLVE或FFE+MLSE可以將傳(chuan) 輸距離提高到1km。部分響應PAM-4FFE（PR-FFE）與(yu) 短內(nei) 存MLSE結合使用，能夠有效地平衡帶寬限製，在1.6公裏的傳(chuan) 輸距離上，與(yu) 標準NLVE或FFE+MLSE相比，BER提高了10倍以上。使用部分響應NLVE代替PR-FFE進一步提高了性能，在1.6km傳(chuan) 輸距離後，BER低於(yu) KP4FEC閾值，BER限製為(wei) 2E-4，允許無錯誤操作。
使用20GHzvcsel在1525nm波長上實現84Gb/sPAM-4在1.6kmSSMF-簡介
雲(yun) 国产成人在线观看免费网站、服務和基礎設施的大規模增長使數據中心IP流量的年增長率達到了25%。這種巨大的增長廣泛地推動了對更高數據速率的需求，以及新一代50Gb/s及以上的高速收發器的需求。然而，數據中心的環境，特別是短距離国产成人在线观看免费网站，對成本、功耗和占用空間非常敏感，需要高容量、低成本和小尺寸的解決(jue) 方案。
基於(yu) 強度調製和直接檢測（IM/DD）的調製格式與(yu) 數字信號處理和編碼相結合，將在未來的數據中心網絡中發揮重要作用，因為(wei) 它們(men) 能夠提高頻譜效率，減少信道數，從(cong) 而降低成本和功耗。IEEE P802.3bs任務組標準化了四電平脈衝(chong) 幅度調製（PAM-4），用於(yu) 通過單模光纖（SMF）的下一代400Gbe傳(chuan) 輸。到目前為(wei) 止，已經定義(yi) 了三種光接口類別：超過500米的4×100Gb/s並行光纖傳(chuan) 輸（400GBASE-DR4），800GHz載波間隔的8×50Gb/s WDM傳(chuan) 輸，2公裏（400GBASE-FR8）和10公裏（400GBASE-LR8），所有這些都在1300nm傳(chuan) 輸窗口中。為(wei) 了進一步降低成本，第二代可能會(hui) 在2公裏和10公裏的距離上使用四個(ge) 波長，每個(ge) 波長100Gb/s。因此，需要開發新的組件和/或使用數字信號處理（DSP）來實現這樣的傳(chuan) 輸速度和範圍。
表1 單模容器在1550nm和直接檢測下的透射記錄
*OH=所需FEC開銷
**BL&PL=位和功率加載
近年來，在開發下一代數據中心国产成人在线观看免费网站的長波高速垂直腔麵發射激光器（VCSELs）方麵，研究工作取得了穩步進展。雖然VCSELs主要用於(yu) 多模式国产成人在线观看免费网站，但其低功耗，占地麵積小，易於(yu) 集成以及高達80°C的非冷卻操作的可能性使其在長波的數據中心国产成人在线观看免费网站中也很有趣。此外，與(yu) 分布式反饋激光器（DFB）和Si PHotonics等競爭(zheng) 技術相比，VCSELs可能更便宜。使用1530nm的VCSEL和雙分導前饋預強調驅動器，在無錯誤運行下，在2km範圍內(nei) 實現56Gb/s的不歸零（NRZ）。為(wei) 了国产成人在线观看免费网站高階調製格式，需要前向糾錯（FEC）編碼。有人在1530nm的18gHz帶寬VCSEL下，在高達2km的SSMF上展示了56Gb/sPAM-4。假設硬判罰（HD）FEC為(wei) 7%，需要在接收端進行強大的均衡。在2010年，還有人演示了56Gb/s的PAM-4，誤碼率（BER）低於(yu) 1E-6，用於(yu) 光學背靠背（b2b），由4分頻預強調驅動器和22GHz VCSEL在1533nm下啟用。我們(men) 演示了56Gb/s和84Gb/sPAM-4傳(chuan) 輸，分別超過15km和1km的SSMF，使用18GHz長波長VCSEL在1525nm使用簡單的收發器DSP和假設HD-FEC，帶寬限製為(wei) 3.8E-3。與(yu) 長波長VCSELs相結合的多載波格式也進行了研究。還有人演示了使用單個(ge) 1550nm VCSEL實現高達115Gb/s（~95.8Gb/s淨速率）的離散多音（DMT）傳(chuan) 輸，假設HD-FEC開銷為(wei) 20%，帶寬限製為(wei) 1.5E-2。使用18GHzVCSEL，在1530nm的傳(chuan) 輸波長下，在高達12km的SSMF上演示了56Gb/s的單邊帶DMT傳(chuan) 輸。再次假設7%FEC，BER限製為(wei) 3.8E-3。
然而，除了提到的VCSELs的優(you) 點之外，這些出版物還揭示了在1550nm使用VCSELs的一些嚴(yan) 重障礙。色散與(yu) VCSEL的頻率啁啾和低消光比（通常在3到5dB左右）相結合，導致功率預算緊張和傳(chuan) 輸距離短，在更高的數據速率下變得更糟。此外，VCSEL的非線性和22GHz左右的Max帶寬給係統帶來了進一步的挑戰。因此，需要強大的信號處理/均衡，以允許使用VCSELs傳(chuan) 輸100Gb/s的數據速率，並實現經濟高效的高容量鏈路。本文利用基於(yu) Volterra定理和極大似然序列估計（MLSE）的非線性均衡擴展了中的結果。使用這種均衡技術，在傳(chuan) 輸波長為(wei) 1525nm的20gGHzVCSEL下，在1.6km SSMF上演示了低於(yu) 標準KP4fecc閾值的84Gb/sPAM-4的傳(chuan) 輸結果，其傳(chuan) 輸限製為(wei) 2E-4。VCSEL基於(yu) Vertilas獨特的InP埋地隧道結（BTJ）設計，具有非常短的光學腔。
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