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-实验与结论
实验装置
实验设置如图2(a)所示。来自2位高速数模转换器（DAC）的D和D的两个4级25Gbaud电信号直接调制两个VCSELs，峰对峰幅为600mV。DAC以模式发生器的延迟去相关D和
为馈源，产生25Gb/s的215-1伪随机二进制序列（PRBS）。为了补偿耦合损耗，每个VCSEL的输出通过掺铒光纤放大器（EDFA）和偏振控制器（PC）进行放大。然后将两个4PAM光信号与偏振束合流器（PBC）组合，形成100Gb/s的PDM-4PAM信号，发送到带宽为3db的JDSU TB9光栅滤波器，带宽为0.52nm，中心频率低于信号光谱，如图2(b)所示。在直接调制激光中，高强度符号相对于低强度符号发生蓝移。当我们以图2(b)所示的方式对齐滤波器和信号波长时，信号的红移部分（低强度符号）比蓝移部分（高强度符号）衰减更高。如图2(a)插图所示，等间隔的4级电驱动信号产生等强度间隔的4PAM光信号，经过滤光片后，由于滤光片的调频/调幅转换，光信号强度电平成为二次间隔。这导致了等间隔的幅度电平，可以显著提高相干探测系统的性能。图2(b)显示，在-50dB范围内，两个VCSELs具有稳定的单模工作和输出波长，没有观测到其他模式。经调制后，-30db处的光信号带宽约为0.5nm。
图2 (a)实验设置
DAC：数模转换器
PBC：偏振光束合并器
OF：光学滤波器
LO：本振
插图为驱动信号眼图、VCSELs输出信号眼图和OF后的单偏振光信号眼图以及脱机处理后恢复的星座图；
(b)两个VCSELs在有和没有滤光片调制和传递函数时的光谱
传输链路由5个80公里的SSMF跨度组成。在接收端，信号由一个自由运行的可调谐外腔激光（ECL）本振（LO）以极化分集90°混合方式混合，随后是4个带宽为40GHz的平衡探测器。4个信号分量由2个带宽为30GHz的2通道80-Gsamples/s实时数字采样示波器捕获。捕获的信号被离线数字处理。对于离线DSP，首先校正采样偏差，并同步重采样到每个符号2个采样。经过CD补偿后，采用Min均方（LMS）算法调整的19个抽头蝶形均衡器进行极化解复用和码间干扰补偿。在均衡器之后进行符号识别，不使用载波频率和相位估计。误码率（BER）采用直接误码率计算。如图2(a)插图所示，恢复的信号星座有四个环，Min的环接近于零。
实验结果
背对背性能如图3(a)所示，图3(a)显示了单偏振（SP）和PDM-4PAM信号在使用和不使用滤光片时的误码率和光信噪比（OSNR）。结果表明，在10-2的误码率下，100Gb/s的PDM-4PAM信号比50Gb/s的SP-4PAM信号所需的OSNR高3.5dB左右，与理论相符，光学滤波器使所需的OSNR降低了约3dB。与其他高符号率的高ji调制格式一样，由于组件缺陷，存在误差层，SP-4PAM和PDM-4PAM信号的误差层分别为
和
。使用20%的损耗HD-FEC（83.33Gb/s净比特率），对于100Gb/s的PDM-4PAM信号，可以在OSNR略低于24dB的情况下实现无错误操作。图3(a)中的开放符号显示了由单个VCSEL和随后的PDM仿真阶段（PolM，参见插图）生成的PDM-4-pam信号的结果。使用两个VCSEL生成的PDM信号的性能与使用单个VCSEL和PDM仿真阶段的性能几乎相同。
图3 a)背靠背操作时的误码率与OSNR
填充符号表示每个极化中的独立VCSELs；
开放符号用于由单个VCSEL和极化多路复用器（PolM）生成的PDM-4PAM信号（SP-4PAM：单极化4PAM）；
(b)发射比与400公里发射距离发射功率；
(c)发射功率为2dbm时误码率与发射距离的关系。
接下来我们测量了信号的传输性能。图3(b)给出了400公里传输距离下信号发射功率对误码率的依赖关系。发射功率为2dBm时，误码率达到Min，发射功率为-1至4dBm时，误码率低于20% HD-FEC阈值。低发射功率和高发射功率下误码率的增加分别是由光放大器噪声和光纤非线性引起的。图3(c)显示了发射功率为2dBm时的误码率与传输距离的关系。正如预期的那样，误码率随着传输距离的增加而增加，并且在400公里的传输中，在20%的HD-FEC下，仍然有大约0.5dB的余量（
因子）。
我们使用两个直接调制的1.5µm单模VCSELs产生100Gb/s线速率的PDM-4PAM信号。在数字相干检测的支持下，我们成功地以20%的损耗HD-FEC阈值（净比特率为83.33Gb/s）在400公里的SSMF上传输了100Gb/s的线速率信号。
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