利用4级脉冲调幅技术，实验证明了单路1.5μmVCSEL在光纤传输链路上的传输速率为100G/s
100Gb/s单vcsel数据传输链路
互联网和云计算应用程序的快速增长促使数据中心将其链路从目前常用的10gb/s升级到100Gb/s以上，而在不久的将来，碳排放和房地产足迹几乎没有增加。这两种相互抵消的需求导致对采用直接调制（DM）垂直腔面发射激光器（VCSELs）的短程光通信系统的更高数据容量的追求；由于具有高比特率、低驱动电压和阵列集成能力等有吸引力的特性组合，这种激光类型正迅速成为互连应用的第1选择激光源。
现有的100Gb/s短距离互连标准（100GE-SR10）规定使用10个波长，每个波长以10Gb/s的速度运行，而下一代标准（100GE-SR4）使用4个激光，每个波长以25Gb/s的速度运行。将每个激光器的数据调制提高到100Gb/s，可以为a)将总链路容量提高到400Gb/s或b)减少100Gb/s链路的占用空间和复杂性铺平道路，因为它们可以用单个激光器操作。
在本文中，我们报告了使用单个VCSEL实现100Gbit/s速度传输的能力的研究调查。我们通过采用4级脉冲幅度调制（4-PAM）在25Gbaud和偏振复用下对VCSEL进行直接调制，以实现单个VCSEL的总比特率为100Gb/s的链路。实现了前向纠错编码，有效比特率为86.5Gb/s。
实验中无差错传输采用
位FEC解码。据笔者所知，这是单个VCSEL源报告的Max传输容量。
实验装置
图1显示了传输实验的设置。将SHF12103A脉冲模式发生器（PPG）的两个不相关的25gb/s子通道相加，形成50gb/s的4-PAM信号。用伪随机二进制序列（PRBS）和两种不同的前向纠错（FEC）模式对链路进行了分析。PRBS序列的模式长度为211-1。FEC码的长度为1138489位，开销为7%；长度为152881位，开销为20%。我们在实验中选择缩短BCH（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）分量的产品代码作为FEC代码。
图1 设置。脉冲模式发生器（PPG）、光电探测器（PD）、可变光衰减器（VOA）、低通滤波器（LPF）、功率计（PM）、单模光纤（SMF）、偏振分束器（PBS）。
子通道添加系统经过优化以减少反射，由一个10dB和一个3dB电衰减器以及一个6dB电合并器组成。为了利用VCSELI-P特性曲线的线性区域，利用SHF的一个高线性放大器将电信号放大到1Vpp。VCSEL的L-I-V曲线如图2.a)所示。使用的VCSEL是一种高速短腔VCSEL，发射波长1.55µm，调制带宽为18GHz，温度为20°C。带有4PAM信号的调制VCSEL的频谱如图1所示。具体VCSEL特性的详细描述可以在中找到。VCSEL的偏置设置为10mA以获得非常佳的性能。从VCSEL发出的光信号被发射到一个具有分支间光延迟的偏振复用系统中，以模拟100Gb/s不相关的正交偏振传输。信号通过100米的标准单模光纤（SMF）传输。在接收端，偏振分束器（PBS）将两个偏振分离。每个偏振是由一个40GHz光电二极管独立检测。采用Lecroy30ghz，80gsa/s的数字存储示波器（DSO）存储接收信号进行脱机解调。离线信号解调包括位同步和自适应决策阈值门控。
图2 a)35℃时的LIV曲线；B)接收信号的非常佳的样本直方图
数字上采样信号到过采样10已被用于更好的解调。图2.b）为不同接收功率下接收信号非常佳的采样点的直方图。直方图显示5000位。每个接收功率的直方图的Min点作为符号决策阈值。每个符号的z低有效位（LSB）和z高有效位（MSB）是两个不相关的模式。解调后，对接收到的LSB和MSB进行独立的错误计数，将每个比特流与相应的模式进行比较。
图3.a)为B2B配置下100m后的MSB误码率（BER）曲线。
图3.b)为LSB的误码率曲线。我们可以在LSB中观察到差的性能，因为它在符号上的错误概率更高。为了便于纠错，我们使用了灰度映射。
图3 a)MSB在100mSSMF和B2B后100Gb/s的BER曲线
b)LSB在100mSSMF和B2B后100Gb/s的BER曲线
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