Как работает DFB-лазерный передатчик со скоростью 10 Гбит/с

Больше бесплатных обучающих видеороликов смотрите на https://www.fiberoptics4sale.com! В этом видео мы обсудим структуру и рабочие характеристики передатчика DFB-лазера со скоростью 10 Гбит/с. Итак, начнём. На этом рисунке показана структура DFB-лазера с модулятором. DFB-лазер представляет собой скрытую структуру с p-n-блоком. Активный слой — пятислойная многослойная квантовая структура (MQW), где слои квантовых ям — InGaAs, а барьерные слои — InGaAsP. Область модулятора имеет структуру с высоким мезогребнем, где в качестве поглощающего слоя используется объемный InGaAsP с длиной волны запрещенной зоны 1,48 мкм. Передняя поверхность модулятора обработана антиотражающим покрытием. Оптическая связь между DFB-лазером и модулятором осуществляется методом стыкового соединения. Длина лазерной области составляет 350 мкм, а длина области модулятора — 200 мкм. Они разделены областью электродов длиной 30 мкм. Оптическая выходная мощность лазера составляет около 4 мВт (+6 дБм) при токе управления лазером 100 мА, эффективность подавления света — 10 дБ/В, а полоса пропускания по частоте -3 дБ — 16 ГГц. Микросхема драйвера управляет модулятором на скорости 10 Гбит/с с амплитудой выходного сигнала 2 В от пика до пика. Выходной сигнал микросхемы драйвера близок к прямоугольному. Микросхема драйвера состоит из двухступенчатой схемы дифференциального усиления. Это усиление линейное, и во второй ступени дифференциального усиления происходит ограничение амплитуды. Это обеспечивает постоянство амплитуды выходных сигналов. На рисунке показана глазковая диаграмма выходного сигнала микросхемы драйвера при работе на скорости 10 Гбит/с. Входные тестовые сигналы имеют амплитуду 0,8 В (от пика до пика). Амплитуда выходного сигнала составляет 2,7 Впик-пик. Для характеристик малосигнальной частоты коэффициент усиления составил 15 дБ, а полоса пропускания на уровне -3 дБ — 9,5 ГГц. Потребляемая мощность составила около 1,8 Вт. На рисунке показана структура оптического передающего модуля в виде сверху. Этот модуль включает в себя DFB-лазер с модулятором, микросхему драйвера, фотодиод для контроля мощности, термистор, термоэлектрический охладитель для стабилизации внутренней температуры, оконечный резистор, оптическую согласующую линзу и оптический изолятор. Коэффициент оптической связи передающего модуля превышает 60%. Коэффициент подавления составляет 12 дБ при входной амплитуде микросхемы драйвера 0,6 В. На рисунке показаны характеристики малосигнальной частоты и значения коэффициента отражения. Полоса пропускания на уровне –3 дБ составляет 9 ГГц, а коэффициент отражения — 15 дБ и более до 12 ГГц. В эксперименте по передаче данных со скоростью 10 Гбит/с с использованием модуля входными электрическими сигналами были псевдослучайные сигналы NRZ со скоростью 10 Гбит/с. Выходной сигнал модуля усиливался усилителем на основе легированного эрбием волокна (EDFA), а затем подавался на оптоволоконную линию. Длина линии связи составляла 80 км с использованием волокна со сдвигом дисперсии 1,55 мкм. Общая дисперсия составляла 54,4 пс/нм, а рабочая длина волны — 1,554 мкм. Приемник на дальней стороне преобразовывал оптические входные сигналы в электрические. Эти электрические сигналы проходили через схему извлечения временных параметров, а затем передавались в схему принятия решения. На этом рисунке показана диаграмма «глаз» до и после передачи. На этом рисунке показаны результирующие характеристики частоты битовых ошибок (BER) в зависимости от уровня входящего сигнала на приемнике. При BER 1x10⁻⁹ уровень принимаемого сигнала составлял -30,7 дБм. Потребляемая мощность не увеличивалась, и даже после передачи не наблюдалось снижения частоты ошибок.