提出了用于10G以太网的1.3µmInGaAlAs/InPvcsel解决方案。高调制带宽和10.3Gb/s的无差错数据传输，温度高达75°C，超过10公里的SMF
用于10G以太网的1.3μm InGaAsInP vcsel
在1.3µm波长范围内发射的垂直腔面发射激光器（VCSELs）已经达到一定程度的成熟，可以进入工业应用。光通信模块中更小的外形尺寸和更低的功耗标准增加了对新一代超低功率长波激光器的需求。在IEEE 802.3ae推荐中找到10GBASE-LR（远程）标准，描述了10G以太网在1.3µm的10G以太网，在10km的广泛部署的标准单模光纤（SMF）的链路上。对于10GBASE-SR（短距离）标准，850nm VCSELs已经被用作具有成本效益的光源。近年来，为了提高VCSEL在1.3µm波长下的性能，人们做了很多努力，包括晶圆熔接器件和含氮量子阱。
我们的解决方案是基于InP的单片方法，使用埋藏隧道结（BTJ）作为电流孔径。利用这一概念，我们已经展示了1.55μm具有卓越高速性能的器件。此外，我们将器件安装到发射器光学子组件（TOSA）模块中，该模块可以轻松集成到现有的发射器基础设施中。
结构和VCSEL特性
目前高速1.3µm VCSEL的基本结构与先前基本相同，但优化了熔覆层的热管理，提高了底镜反射率。外延输出镜由InGaAlAs/InAlAs层对组成，有源区由7个由拉伸应变势垒分隔的应变量子阱组成。这些激光器的混合后镜由3.5对CaF2/ZnS和一层金组成。
激光芯片及结构示意图如图1所示。BCB用作低介电常数钝化，以实现高速运行。为了与商用收发模块兼容，该芯片被安装到TOSA模块中，如图1所示。
图1 1.3µm VCSEL原理图激光芯片和TOSA为内嵌。
如图2所示，该器件在室温下的单模输出功率超过3mw，在80℃时的单模输出功率约为0.6mW。TOSA模块的光纤耦合效率通常在50%左右。
图2 L-I-V的特点
阈值电流在20°C和80°C时保持恒定在2.7mA，因为这些光通信器件针对高温性能进行了优化。差分串联电阻约为30Ω，与驱动模块的传输线匹配良好。1.33µm的单模光谱如图3所示。在相关电流和温度范围内，侧模抑制比至少为40dB。
图3 光谱
在芯片级验证了小信号调制性能，如图4所示。对VCSEL芯片进行了不同偏置电流下的小信号频响测量。实线符合三极滤波函数，包括弛豫振荡频率、本征阻尼和寄生。曲线拟合允许提取调制电流效率因子和热限制zui大松弛振荡频率等几个固有参数。室温时带宽超过10Ghz，80℃时带宽降至7.5GHz，足以满足10Gb/s的数据传输。
图4 1.3µm VCSEL的小信号调制性能
根据10GBASE-LR标准（IEEE 802.3ae），在直接调制速率为10.3125Gb/s且数据不归零（231-1 PRBS模式长度）的情况下，在长度为10km的标准单模光纤（SMF）的非放大传输链路上，评估了VCSEL-TOSA的传输性能。在实验室环境中使用匹配的光电二极管接收器，评估了低至-26dbm的无误差接收功率。为了在该领域更接近基于VCSEL的通信解决方案，我们有意在本实验中使用性能较低的误码率（BER）检测器模块。图5显示了20°C(a)和75°C(b)下的误码率测量结果。相应的开放眼图如图5所示。
日志含义所有配置实现无错误操作，未检测到错误层。设置偏置条件以实现超过7dB的消光比。因此，在眼图中可以看到轻微的超调，产生较低的误码率。
图5 在20°C(a)和75°C(b)下，以10.3Gb/s（10GBASE-LR）速度测量BTB和超过10公里的SMF；眼图如插图所示。
介绍了TOSA封装的1.3µm VCSELs在10G以太网中的传输性能。在10GBASE-LR标准中描述的10kmSMF链路上以10.3Gb/s的无差错数据传输可达到75°C。这些激光器具有高带宽和低功耗，非常适合远距离10G以太网解决方案。
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