我們(men) 提出了一種無冷卻、自由運行的1550nm垂直腔麵發射激光器（VCSEL），直接調製速率為(wei) 10.7Gb/s。我們(men) 還報告了通過40公裏標準單模光纖實現無差錯傳(chuan) 輸，而不使用色散減緩或跨中放大。利用反向色散光纖實現了色散匹配的99.7km光接入上行鏈路，支持27dB損耗裕度的無差錯傳(chuan) 輸。這些結果表明，在遠距離光接入網中實現無冷卻器的長波VCSEL器件是可行的。
以10.7Gb/s在99.7公裏PON中傳(chuan) 輸自由運行1550nm vcsel-VCSEL的特征
對寬頻數據服務的需求持續增加，推動了現代數據通信網絡的擴展。此外，傳(chuan) 統的基於(yu) 銅纜或無線數據傳(chuan) 輸方案的帶寬限製鼓勵了在接入網環境中部署寬帶光傳(chuan) 輸技術。光接入網的可持續部署需要可靠、廉價(jia) 和節能的寬帶光源，這鼓勵了直接調製光鏈路的低成本激光源的發展。
垂直腔麵發射激光（VCSEL）技術是實現低成本寬帶信號源的潛在選擇。非冷卻VCSEL單元已被證明支持10Gb/s和20Gb/s的數據速率；工作在38Gb/s的冷卻VCSEL源也被提出。注入鎖定也被用於(yu) 擴展直接調製VCSEL器件的傳(chuan) 輸範圍。VCSEL源以10Gb/s的速度運行，並在40km/進行了演示；更遠距離的傳(chuan) 輸也有報道，對鎖定激光源的啁啾進行更複雜的控製。
我們(men) 擴展了之前對直接以10.7Gb/s調製的無冷卻器1550nmVCSEL性能的研究。我們(men) 報告了光信號在40公裏標準單模光纖（SMF）上的無差錯傳(chuan) 輸，而不使用任何色散減緩技術。在35km和40km的無補償(chang) 傳(chuan) 輸中，我們(men) 使用長度為(wei) 27-1比特的偽(wei) 隨機二進製序列（PRBS），接收功率為(wei) -19dbm，獲得了無差錯的傳(chuan) 輸結果；這與(yu) 工作在10Gb/s的注入鎖定係統報告的靈敏度水平相似。我們(men) 還成功地在一條未放大的99.7公裏色散匹配鏈路上傳(chuan) 輸了10Gb/s的光信號，其中使用了現場可部署的反色散光纖（IDF）進行色散補償(chang) ；該分析沒有使用其他分散緩解技術。IDF的色散曲線與(yu) G.652標準SMF相反。
實現了誤碼率（BER）低於(yu) 10-9的無差錯數據傳(chuan) 輸。為(wei) 了評估模式長度依賴性的影響，使用不同長度的PRBSs生成數據信號。在色散匹配的99.7km上行鏈路上，采用長度為(wei) 231-1 比特的PRBS，實現了無差錯傳(chuan) 輸。我們(men) 的研究結果表明了長波長VCSELs在增強範圍無源光網絡（PON）係統部署中的可行性，並突出了IDF在擴展寬帶光網絡範圍方麵的適用性。
本實驗中使用的VCSEL沒有任何溫度穩定或控製電路。我們(men) 評估了VCSEL源的直流特性，得到了如圖1所示的功率與(yu) 偏置電流響應。該設備的Max額定偏置電流規定為(wei) 19mA；我們(men) 觀察到激光閾值電流為(wei) 3mA。當施加18mA的偏置電流時，VCSEL提供了+1dBm的平均光輸出功率。
激光操作沒有針對Max光消光比進行優(you) 化，因為(wei) 這種情況也會(hui) 導致輸出波形中的超調和紋波增加，表明光信號高度啁啾。事實上，這樣的啁啾光信號會(hui) 增加對色散的敏感性；這將限製色散補償(chang) 成為(wei) 必要之前的Max傳(chuan) 輸距離。將激光偏置到遠離閾值的位置，並調整調製波形以提供大的光消光而無輸出紋波。
圖1 直流特性的VCSEL源用於(yu) 此評估
在11.36mA偏壓下，施加了10.7Gb/s的不歸零開關(guan) 鍵控（NRZ-OOK）調製信號，振幅為(wei) 0.54mV。在VCSEL輸出處，光消光比為(wei) 5.85dB；該信號的光信噪比為(wei) 7.43dB，平均光功率為(wei) -1dBm。
在實驗過程中，非冷卻器件的連續波激光波長在1550.5-1550.9nm之間變化；當施加調製時，峰值波長增加了約0.3nm，並且在實驗過程中觀察到在1550.8和1560.1nm之間變化。圖2給出了在實驗過程中觀察到的激光輸出的典型光譜；藍色和黑色跡線表示在激光輸出波長偏移中觀察到的極值；紅色軌跡表示中值觀測值。虛線表示連續波模式操作，實線反映調製激活（Mod ON）時的激光輸出。
圖2 VCSEL在實驗室環境溫度下工作時，以10.7Gb/s NRZ-OOK數據信號的背靠背光譜實驗過程中觀察到激光波長漂移（測量分辨率為(wei) 0.01nm）
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