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-實驗設置
VCSEL的結構
部署的單模短腔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。
短腔的概念是通過在VCSEL的上鏡和下鏡上部署介電材料來實現的。介質材料的高折射率使得僅(jin) 使用3.5對反射鏡即可實現非常高反射率的分布式布拉格反射器（DBR），與(yu) 需要30-40對反射鏡的半導體(ti) DBR相比，DBR要薄得多。這使有效腔長度減少了50%以上，並大大降低了光子壽命，這一效應直接增加了器件的帶寬
InP BTJ VCSEL概念包括一個(ge) 特定的處理步驟，其中大部分半導體(ti) 材料被蝕刻掉，為(wei) 晶圓上的每個(ge) 激光器產(chan) 生一個(ge) 定義(yi) 的半導體(ti) 平台結構。這個(ge) 製造步驟產(chan) 生的空隙隨後被苯並環丁烯（BCB）填充，這是一種聚合物材料，被旋轉到晶圓上並在高溫下固化。被測設計（DUT）的平台直徑已進一步優(you) 化，以保持寄生到Min。如圖1(a)所示，在室溫下，光子壽命的降低和寄生率的降低都可以極大地提高調製帶寬，Max可達20GHz。在更高的溫度下，例如65°C，Max帶寬減少到大約15GHz。這種Max調製帶寬可以在11毫安的非常低的工作電流下實現。該激光器設計還特別注意實現小於(yu) 1mA的極低閾值電流（ItH）和4mW的高光功率，如圖1(b)所示。該激光器設計包括導波效應，能夠抑製側(ce) 模，有利於(yu) 主模，實現大於(yu) 45dB的高側(ce) 模抑製比。
圖1 (a)不同溫度下短腔VCSEL的調製帶寬與(yu) 偏置電流的關(guan) 係，(b)LIV和UI特性
綜上所述，用於(yu) 這些實驗的器件是單模和偏振穩定的1550nm VCSEL，具有極低的閾值電流，高側(ce) 模抑製比（SSMF），高帶寬和極低功耗等優(you) 異的器件參數。InP技術允許在O波段、C波段和L波段範圍內(nei) 生產(chan) 各種通信国产成人在线观看免费网站的激光器。
傳(chuan) 輸設置和DSP
A.實驗裝置
PAM-4傳(chuan) 輸的實驗設置包括發送端和接收端離線DSP單元如圖2所示。此外，在VCSEL輸出和垂直放置光纖和電探頭的VCSEL芯片上獲得的數據速率為(wei) 84Gb/s（符號速率為(wei) 42GBd）的PAM-4光學眼圖如圖2所示。
圖2 實驗設置和離線DSP步驟
對於(yu) 傳(chuan) 輸，使用以下組件：離線生成的PAM-4信號通過Socionext數模轉換器（DAC）轉換成電信號，其采樣速度為(wei) 84GS/s。該DAC的標稱分辨率為(wei) 8位，3db帶寬約為(wei) 15GHz。然後，DAC的差分輸出通過兩(liang) 個(ge) 偏置三通管和兩(liang) 個(ge) 電探頭直接到VCSEL芯片。沒有使用驅動器，DAC的差分輸出擺幅約為(wei) 800mV峰對峰。在傳(chuan) 輸時，選擇12mA的偏置電流，在消光、VCSEL帶寬和光輸出功率之間取得非常佳平衡。在該偏置點，進入光纖的Max輸出功率約為(wei) +1dbm，傳(chuan) 輸波長約為(wei) 1525nm。為(wei) 了將光耦合到光纖中，在VCSEL芯片上垂直放置了一根透鏡光纖。光鏈路裝置由一個(ge) 傳(chuan) 統的SSMF、一個(ge) 集成功率監視器的可變光衰減器（VOA）和一個(ge) 集成了線性反式阻抗放大器（PIN/TIA）的PIN-光電探測器（PicometrixPT-28E）組成，總帶寬為(wei) 30GHz。隨後，安捷倫(lun) 国产黄色在线观看的80-GS/s實時示波器，帶寬為(wei) 29GHz，將接收到的信號數字化並存儲(chu) ，以供進一步的離線後處理
B.DSP作為(wei) 發射器和接收器
在發送端，由兩(liang) 個(ge) 長度為(wei) 215的二進製De Bruijn序列產(chan) 生一個(ge) 灰度編碼的PAM-4信號，其中一個(ge) 序列移位一半序列長度以保證足夠的去相關(guan) 。在接下來的步驟中，信號被上采樣兩(liang) 個(ge) 因子，並在時域中用矩形濾波器進行整形，然後国产成人在线观看免费网站3分路預均衡器。在光學背靠背（b2b）模式下，前後光標被調整為(wei) z佳誤碼率。z後將信號量化後送入84-GS/s的DAC產(chan) 生電PAM-4信號。
本文將對不同的接收機均衡器進行評估和比較。為(wei) 此，首先將信號重采樣為(wei) 四倍過采樣，去除直流分量，並通過以符號率估計譜線的相位來国产成人在线观看免费网站時鍾恢複。之後，信號被下采樣兩(liang) 倍，歸一化和均衡。z後，采用z優(you) 閾值檢測器對誤碼率進行計數
三種不同的均衡器被實現並相互組合。基於(yu) LMS準則的簡單FFE，步長為(wei) µ=0.001，適用於(yu) 所有傳(chuan) 輸場景。然後將FFE擴展為(wei) 非線性FFE，可以解決(jue) VCSEL和光電二極管的非線性行為(wei) ，稱為(wei) 非線性沃爾泰拉均衡器（NLVE）。利用Volterra方程，這個(ge) 均衡器的輸出可以寫(xie) 成
其中hn1，hn1,n2，hn1,n2,n3代表第1、第2和第3階Volterra方程和N1,N2,N3表示深度。W為(wei) 過采樣因子，（k）為(wei) 采樣點k處的接收信號。同樣，步長為(wei) µ=0.001的LMS準則用於(yu) 確定核值。
這裏要考慮的第三個(ge) 均衡器是基於(yu) 歐幾裏得距離度量和維特比算法的MLSE。為(wei) 了降低MLSE的複雜性，我們(men) 隻將其與(yu) 前麵的FFE或NLVE結合使用。在這種情況下，FFE（NLVE）基本上用於(yu) 縮短脈衝(chong) 響應，減少對MLSE的內(nei) 存需求。
關(guan) 於(yu) 昊量光電：
上海昊量光電設備有限国产黄色在线观看是光電国产欧美在线專(zhuan) 業(ye) 代理商，国产欧美在线包括各類激光器、光電調製器、光學測量設備、光學元件等，涉及国产成人在线观看免费网站涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯傳(chuan) 感、激光製造等；可為(wei) 客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發，軟件開發，係統集成等服務。
您可以通過我們(men) 昊量光電的官方網站www.weilancj.com了解更多的国产欧美在线信息，或直接來電谘詢4006-888-532。
展示全部 
