我们提出了一种无冷却、自由运行的1550nm垂直腔面发射激光器（VCSEL），直接调制速率为10.7Gb/s。我们还报告了通过40公里标准单模光纤实现无差错传输，而不使用色散减缓或跨中放大。利用反向色散光纤实现了色散匹配的99.7km光接入上行链路，支持27dB损耗裕度的无差错传输。这些结果表明，在远距离光接入网中实现无冷却器的长波VCSEL器件是可行的。
以10.7Gb/s在99.7公里PON中传输自由运行1550nm vcsel-无源光网络上行链路
我们使用图3所示的设置模拟了一个延伸无源光网络的上行链路。客户端设备（CPE）由自由运行的VCSEL组成，该VCSEL由来自脉冲模式发生器（PPG）的NRZ-OOK数据信号直接调制；使用从PPG获得的差分数据信号，在VCSEL输入端应用双驱动配置。本实验使用的VCSEL没有温度稳定。环形器用于防止反向散射光能进入激光腔；在实际系统中，这种循环器将促进单光纤上的双向通信。
图3 系统布局：客户端设备（CPE）上自由运行的无冷却器VCSEL通过传输光纤的色散匹配跨越（MS1和MS2）以10.7Gb/s的速度向中央局（CO）的接收器传输NRZ-OOK数据模式
其中：
BERT:误码率测试；
DSO：数字存储示波器；
OSA：光谱分析仪；
OTF：可调谐光带通滤波器（0.9nmFWHM）；
PPG：脉冲模式发生器。
评估时控制功率水平P1和P2。插图显示了在20GHz带宽下的光学眼观测：
(a)CPE输出，(b)50公里后的MS1和(c)99.7公里后的MS1和MS2级联;
虚线表示零电平;
垂直刻度：(a)150µW/div。（b,c）50µW/div;
水平比例尺：（a,b,c）20ps/div。
在色散匹配的SMF和IDF组中实现了两种类型的传输光纤。该评价中使用的SMF在1550nm波长处的指定单位色散为17ps/nm·km。第1个匹配跨度MS1由35.3km的SMF和14.8km的IDF组成；在1550nm波长处，MS1的总色散(D)为-0.59ps/nm。第二个匹配跨度MS2由26.4km的SMF和23.3km的IDF组成；D值为-1.7ps/nm（1550nm）。MS1采用IDF×2型光纤，MS2采用IDF×1型光纤；这两种情况在之前的文献中都有描述。表1概述了在工作波长范围内的光介质的光学特性。MS1和MS2的净插入损失分别为12.84dB和13.05dB。
表1所用光介质特性（波长1550nm）
注：工作波长为1550nm时指定的值
相对色散斜率
我们使用增益为35dB、噪声系数为4.2dB的掺铒光纤放大器（EDFA）在中控局（CO）实现了一个预放大接收器。采用半Max全宽0.9nm的光学可调谐滤波器（OTF）去除10GHzPIN光电探测器（PD）的放大自发发射（ASE）噪声，提高OSNR。PD输入端平均光功率为±9dbm，完全符合器件的线性响应范围。
滤波器的频宽足够大，可以让整个调制信号通过PD，同时消除大部分带外ASE。然而，由于激光输出波长在实验过程中漂移（如图2所示），因此在实验过程中持续监测PD输入的光谱，以确保不利用偏移滤波的好处。激光与OTF通带光谱之间的偏移会导致直接调制激光啁啾光信号的不对称滤波；所得到的频率-强度转换将以一种可以提高PD输入消光比的方式扭曲PD输入，前提是OTF通带相对于激光光谱被正确调谐。具有容纳整个VCSEL漂移范围的大FWHM的OTF是可取的，因为这将提供更通用的接收器结构，就像使用50GHz间隔的波分复用（WDM）PONs一样。因此，在此分析中，要注意确保OTF通带始终以接收光谱为中心。在这些条件下，OTF仅通过抑制带外ASE来提高接收机的OSNR，但没有进行色散补偿或频率-强度映射。文献中出现了对直调制链路中不对称光滤波的讨论。
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