我們(men) 使用兩(liang) 個(ge) 直接調製的1.5µm單模VCSELs產(chan) 生100Gb/s極化多路4級脈衝(chong) 振幅解調信號。相幹檢測和數字信號處理使400公裏標準單模光纖（SSMF）傳(chuan) 輸具有20%的損耗HD-FEC。
使用直接調製vcsels和相幹檢測生成和傳(chuan) 輸100 Gb/s PDM 4-PAM-實驗與(yu) 結論
實驗裝置
實驗設置如圖2(a)所示。來自2位高速數模轉換器（DAC）的D和D的兩(liang) 個(ge) 4級25Gbaud電信號直接調製兩(liang) 個(ge) VCSELs，峰對峰幅為(wei) 600mV。DAC以模式發生器的延遲去相關(guan) D和
為(wei) 饋源，產(chan) 生25Gb/s的215-1偽(wei) 隨機二進製序列（PRBS）。為(wei) 了補償(chang) 耦合損耗，每個(ge) VCSEL的輸出通過摻鉺光纖放大器（EDFA）和偏振控製器（PC）進行放大。然後將兩(liang) 個(ge) 4PAM光信號與(yu) 偏振束合流器（PBC）組合，形成100Gb/s的PDM-4PAM信號，發送到帶寬為(wei) 3db的JDSU TB9光柵濾波器，帶寬為(wei) 0.52nm，中心頻率低於(yu) 信號光譜，如圖2(b)所示。在直接調製激光中，高強度符號相對於(yu) 低強度符號發生藍移。當我們(men) 以圖2(b)所示的方式對齊濾波器和信號波長時，信號的紅移部分（低強度符號）比藍移部分（高強度符號）衰減更高。如圖2(a)插圖所示，等間隔的4級電驅動信號產(chan) 生等強度間隔的4PAM光信號，經過濾光片後，由於(yu) 濾光片的調頻/調幅轉換，光信號強度電平成為(wei) 二次間隔。這導致了等間隔的幅度電平，可以顯著提高相幹探測係統的性能。圖2(b)顯示，在-50dB範圍內(nei) ，兩(liang) 個(ge) VCSELs具有穩定的單模工作和輸出波長，沒有觀測到其他模式。經調製後，-30db處的光信號帶寬約為(wei) 0.5nm。
圖2 (a)實驗設置
DAC：數模轉換器
PBC：偏振光束合並器
OF：光學濾波器
LO：本振
插圖為(wei) 驅動信號眼圖、VCSELs輸出信號眼圖和OF後的單偏振光信號眼圖以及脫機處理後恢複的星座圖；
(b)兩(liang) 個(ge) VCSELs在有和沒有濾光片調製和傳(chuan) 遞函數時的光譜
傳(chuan) 輸鏈路由5個(ge) 80公裏的SSMF跨度組成。在接收端，信號由一個(ge) 自由運行的可調諧外腔激光（ECL）本振（LO）以極化分集90°混合方式混合，隨後是4個(ge) 帶寬為(wei) 40GHz的平衡探測器。4個(ge) 信號分量由2個(ge) 帶寬為(wei) 30GHz的2通道80-Gsamples/s實時數字采樣示波器捕獲。捕獲的信號被離線數字處理。對於(yu) 離線DSP，首先校正采樣偏差，並同步重采樣到每個(ge) 符號2個(ge) 采樣。經過CD補償(chang) 後，采用Min均方（LMS）算法調整的19個(ge) 抽頭蝶形均衡器進行極化解複用和碼間幹擾補償(chang) 。在均衡器之後進行符號識別，不使用載波頻率和相位估計。誤碼率（BER）采用直接誤碼率計算。如圖2(a)插圖所示，恢複的信號星座有四個(ge) 環，Min的環接近於(yu) 零。
實驗結果
背對背性能如圖3(a)所示，圖3(a)顯示了單偏振（SP）和PDM-4PAM信號在使用和不使用濾光片時的誤碼率和光信噪比（OSNR）。結果表明，在10-2的誤碼率下，100Gb/s的PDM-4PAM信號比50Gb/s的SP-4PAM信號所需的OSNR高3.5dB左右，與(yu) 理論相符，光學濾波器使所需的OSNR降低了約3dB。與(yu) 其他高符號率的高ji調製格式一樣，由於(yu) 組件缺陷，存在誤差層，SP-4PAM和PDM-4PAM信號的誤差層分別為(wei) 
和
。使用20%的損耗HD-FEC（83.33Gb/s淨比特率），對於(yu) 100Gb/s的PDM-4PAM信號，可以在OSNR略低於(yu) 24dB的情況下實現無錯誤操作。圖3(a)中的開放符號顯示了由單個(ge) VCSEL和隨後的PDM仿真階段（PolM，參見插圖）生成的PDM-4-pam信號的結果。使用兩(liang) 個(ge) VCSEL生成的PDM信號的性能與(yu) 使用單個(ge) VCSEL和PDM仿真階段的性能幾乎相同。
圖3 a)背靠背操作時的誤碼率與(yu) OSNR
填充符號表示每個(ge) 極化中的獨立VCSELs；
開放符號用於(yu) 由單個(ge) VCSEL和極化多路複用器（PolM）生成的PDM-4PAM信號（SP-4PAM：單極化4PAM）；
(b)發射比與(yu) 400公裏發射距離發射功率；
(c)發射功率為(wei) 2dbm時誤碼率與(yu) 發射距離的關(guan) 係。
接下來我們(men) 測量了信號的傳(chuan) 輸性能。圖3(b)給出了400公裏傳(chuan) 輸距離下信號發射功率對誤碼率的依賴關(guan) 係。發射功率為(wei) 2dBm時，誤碼率達到Min，發射功率為(wei) -1至4dBm時，誤碼率低於(yu) 20% HD-FEC閾值。低發射功率和高發射功率下誤碼率的增加分別是由光放大器噪聲和光纖非線性引起的。圖3(c)顯示了發射功率為(wei) 2dBm時的誤碼率與(yu) 傳(chuan) 輸距離的關(guan) 係。正如預期的那樣，誤碼率隨著傳(chuan) 輸距離的增加而增加，並且在400公裏的傳(chuan) 輸中，在20%的HD-FEC下，仍然有大約0.5dB的餘(yu) 量（
因子）。
我們(men) 使用兩(liang) 個(ge) 直接調製的1.5µm單模VCSELs產(chan) 生100Gb/s線速率的PDM-4PAM信號。在數字相幹檢測的支持下，我們(men) 成功地以20%的損耗HD-FEC閾值（淨比特率為(wei) 83.33Gb/s）在400公裏的SSMF上傳(chuan) 輸了100Gb/s的線速率信號。
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