我们使用两个直接调制的1.5µm单模VCSELs产生100Gb/s极化多路4级脉冲振幅解调信号。相干检测和数字信号处理使400公里标准单模光纤（SSMF）传输具有20%的损耗HD-FEC。
使用直接调制vcsels和相干检测生成和传输100 Gb/s PDM 4-PAM-器件设计与性能
使用数字相干检测的100Gb/s偏振分复用正交相移键控（PDM-QPSK）在光传输网络中被广泛部署，高达1Tb/s的更高比特率正在开发中。因此，在不久的将来，城域网络也迫切需要从10Gb/s升级到100Gb/s甚至更高。与光传输网络相比，城域网络对成本、占用空间和功耗更为敏感。虽然城域网络覆盖的距离比长途系统短得多，但传统的城域光纤通常具有高偏振模色散（PMD）和大色散（CD）变化。在100Gb/s及以上的速度下，数字相干检测是满足大PMD和CD容差的一种经济有效的解决方案，但要实现小尺寸、低功耗和低成本，还必须进行重大开发。
垂直腔面发射激光器（VCSELs）由于其低成本、高能效和占地面积而主导着短距离和低数据速率的应用。采用直接检测的方式，单模1.5µmvcsel实现了40Gb/s的运行和10Gb/s下100公里的传输距离。使用4级脉冲幅度调制（4PAM）和偏振复用的VCSEL的100Gb/s短距离（100m）链路也已被验证。直接调制VCSEL通常被认为不适合在高数据速率下传输距离在100到1000公里之间的城域网络，直到zui近，我们通过直接调制单个1.5μm VCSEL和3-PAM在33.35-Gbaud下进行偏振分复用（PDM）仿真阶段和数字相干检测，在标准单模光纤（SSMF）上以105.7Gb/s的线率演示了960公里的传输。这些结果表明，结合相干检测的VCSELs直接强度调制可以作为基于相位/正交调制器的PDM-QPSK的低成本替代方案。
在本文中，我们讲述了由两个直接调制的偏振稳定VCSELs偏振复用产生100Gb/s（线速率）信号。我们还使用25-Gbaud的4-PAM，而不是33.35Gbaud的3PAM，这与典型的100-Gb/s链路上使用的PDM-QPSK编码更兼容。
器件设计与性能
如图1(a)所示，本实验中使用的两个C波段VCSELs采用短腔（SC）设计，由两个介电ZnS/AlF3分布式布拉格反射器（DBR）作为上下反射镜组成。高折射率和低折射率四分之一波介电层之间的折射率对比导致光场进入介电镜的有效穿透长度比半导体层减少。减小的腔长提高了弛豫共振频率，为本实验中使用的设备提供了17GHz的调制带宽。这两个器件都由五个压缩应变的AlGaInAs量子阱组成，这些量子阱嵌入在低氮掺杂的InP层和高磷掺杂的AlInAs包层之间。电流约束是通过圆形p+-AlGaInAs/n+-GaInAs埋隧道结（BTJ）实现的，而BTJ区域外的电流阻塞是通过反向偏置n+p结实现的。对于高速性能，芯片和接触垫寄生的减少是通过钝化与苯并环丁烯（BCB）来实现的。
图1 a)SC-VCSEL示意图（未按比例）；
b)VCSEL 1的功率-电流-电压特性与直流电流的关系
本实验使用两个SC-VCSELs，BTJ直径（dBTJ）为5µm。在这两种情况下，阈值电流为0.95mA，Max输出功率为4.2mW，温度为20°C。这些器件的功率-电压-电流特性如图1b所示。使用温度调谐和电流调谐将两种不同激光器的波长匹配到1544.58nm。因此，这两个器件分别在20.3°C（VCSEL 1）和30°C（VCSEL 2）下工作，分别为11.49mA和8.40mA。
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