垂直腔面发射激光器（VCSELs）在1.55um具有高调制带宽和低衰减的低成本。与其他直接调制激光器一样，激光啁啾在高数据速率下限制了标准单模光纤中的链路长度，并且光纤色散会导致误码率（BER）损失。这可以通过色散补偿光纤（DCFs）来克服。本文研究了单片生长的1.55umVCSELs利用DCF来增加可能的链路长度的调制性能。在10Gb/s的传输速率下进行了数据传输实验，首次展示了该类型激光器色散相关的误码率性能。
色散补偿光纤的1.55μmvcsel调制性能-器件结构及特点
随着制造技术的不断发展，垂直腔面发射激光器（VCSELs）已被证明是一种具有成本效益的光源。爆炸性的带宽需求，特别是在上传和下载速度方面，将需要光宽带网络和光纤到户解决方案，以降低每带宽成本，以满足未来的市场条件。特别是直接调制激光器的非冷却、无源粗波分复用（CWDM）解决方案预计将具有成本效益。
对于850nm的VCSEL，比特率高达25Gb/s，适用于通过多模光纤的短距离光互连和光以太网解决方案。然而，对于直接调制激光器来说，距离在10到40公里之间、比特率在10Gb/s及以上的城域范围内的光纤链路仍然是一个挑战。一方面，对于1.3um左右的激光器，功率预算限制了链路长度。另一方面，低光纤衰减的直接调制1.55μm激光器存在色散限制的Max传输长度Lmax。
在高比特率B下，光纤链路的色散系数和常数K的关系为
尽管850和1330nm通常被认为是光互连的主要波段，但1.55um是有效的波长，因为在这个波长发生非常低的光纤吸收非常低的激光工作电压。此外，芯片内连接和集成硅光子学需要这个波段，因为硅在1.55um是透明的。因此，为了在标准单模光纤（SNFs）中处理1.55um的色散，例如，使用电子色散补偿（EDC）或通过光学注入锁定的方法，已经做了很多工作。另一方面，只有光纤的吸收Min值物理固定为1.55um。由于色散可以设计，色散位移光纤可能是一种选择。然而，SMF已经被广泛部署。因此，紧凑的色散补偿光纤（DCF）模块可用于克服1.55um VCSELs的啁啾限制，同时用于多个CWDM信道。因此，我们研究了这种光纤对我们新的长波长高速VCSELs传输性能的影响。
在本文中，我们提出了一个利用DCF进行啁啾管理的1.55um VCSEL的数据传输实验，表征了这种类型激光器的传输性能与光纤网色散的依赖关系。
器件结构及特点
高速1.55umVCSEL结构，优化了包层的热管理，提高了底镜反射率。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。外延输出镜由无基吸收的InGaAlAs-InAlAs层对组成。为了在高温下实现高速运行和足够的增益，有源区域由七个重应变量子阱（每个6纳米宽）组成，并具有针对高温行为优化的模式增益偏移。因此，可以得到负T0值，即在较高温度下阈值电流较低。这种效应是由于增益和腔模的红移随温度的不同而引起的。
图1 高速1.55-um VCSEL的截面示意图
插图：制作好的VCSEL器件图片
因此，利用这一效应可以改善VCSEL器件的高温性能。InP是一种良好的热导体，由n包层组成，通过更好地冷却有源区域，也有助于实现高温操作。这些激光器的混合后镜由3.5对CaF2-ZnS和一层金组成。孔径为6um的器件在室温下的输出功率约为3mW。阈值电流和电压分别低至约1mA和0.9V。
发现该频谱为单模，在相关电流和温度范围内，侧模抑制比至少为30dB。为了与商业收发模块兼容，该芯片被安装在发射器光学组件（TOSA）中。该模块包含一个光隔离器和光纤耦合器。图2显示了高速1.55um埋地隧道结VCSEL TOSA模块随温度变化的输出特性。该模块用于数据传输实验，在室温下提供1.1mW的光纤耦合单模连续波输出功率，在80℃时提供0.4mW的输出功率，并且具有较低的阈值电流。如图所示，光谱是高度单模态的。
图2 高速1.55um VCSELTOSA模块的光输出电流-电压（L-I-V）特性
图中给出的单模频谱
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