今天帶來兩篇關于1060nm VCSEL的CPO收發(fā)器。可以看到，波長從850nm挪到1060nm主要出發(fā)點是可以很容易做單模，色散更好，可以傳輸更遠距離，同時兼顧VCSEL的低成本優(yōu)勢。然后采用CPO封裝，進一步提高集成度，提升容量和傳輸性能。

1、正面采用垂直發(fā)射直接與單模MCF相連，背面通過電芯片與基板相連，整個架構就顯得非常緊湊，MCF可以做到19芯，16個通道。就是目前1060nm的帶寬不是很高。

Fujitsu 提出基于1060nm單模VCSEL陣列和單模MCF的超緊湊CPO收發(fā)器，25Gb/s*16通道，覆蓋數據中心內部2公里光傳輸，如圖所示。

CPO收發(fā)器采用16通道1060nm SM VCSEL陣列。雖然當前每個通道的比特率為25 Gb/s，但可以將比特率提高到每通道100 Gb/s。在19芯SM -MCF中使用16芯的空分復用（SDM）提高每根光纖的傳輸容量。上表面采用了VCSEL陣列和光電PD陣列的倒裝芯片FC鍵合，下表面采用16通道VCSEL驅動陣列和TIA陣列的FC鍵合。這種雙面FC鍵合結構抑制電氣線路中的寄生實現寬帶寬。模塊背面采用0.3 mm間距LGA作為高密度電接口。其開發(fā)一種直接與底VCSEL陣列和底PD陣列對接的MCF。

MCF的MFD為6um，匹配1060nm波長的單模條件。MCF有19芯，40um間距。

1060nm VCSEL輸出通過GaAs襯底傳輸，耦合腔結構通過光子-光子共振效應提高調制帶寬。

SM-VCSEL陣列與SM-MCF之間耦合損耗為3.5 dB。圖5為背靠背發(fā)送器的眼圖，通過環(huán)回CPO接收機誤碼率小于8e-6，使用標準前向糾錯（FEC）時可以實現無錯誤操作。其具有2W低功耗，對應能耗5 pJ/bit。

CPO收發(fā)器連接到采用高密度電可插拔接口進行測試。差分傳輸線3db帶寬寬為>17.3 GHz。圖10為單通道、9通道和16通道的BER浴盆曲線。當誤碼率為10-12時，由于串擾導致的信道數增加，抖動裕度隨之降低，測量到的抖動裕度分別為0.31、0.26和0.25 U.I.。

2、其主要特點是，通過控制氧化孔徑和腔內接觸金屬之間的邊界間隙來引入橫向耦合腔實現單模，同時帶寬達到33GHz，采用16通道陣列，整體能耗0.24 pJ/bit更小。和850nm一樣，在不同傳輸距離的光帶寬不一樣。

Tokyo Institute of Technology 基于16ch 100Gbps PAM-4單模1060nm VCSEL陣列演示1.6Tbps多芯光纖共封裝光學器件。如下圖所示。通過控制氧化孔徑（OA）和腔內接觸金屬（CM）之間的邊界間隙來引入橫向耦合腔。該VCSEL陣列基于標準3英寸晶圓VCSEL代工工藝制造。實現8個InGaAs/GaAs量子阱（QW），激光波長在1060nm，適合于底部發(fā)射允許通過倒裝芯片鍵合工藝直接封裝。為優(yōu)化輸出功率，將n DBR減少到19對。在p DBR表面蝕刻以增強橫向耦，還沉積了10對介電DBR以提高反射率。相鄰通道之間的距離小于40μm。16ch陣列的總芯片尺寸小至460μm。

反射會導致非線性IL曲線，可通過匹配油來完全避免。VCSEL陣列的OA為5μm， OA與CM之間的邊界間隙為1μm。下圖疊加16通道LIV曲線和9mA時的激光光譜。基于InGaAs VCSEL陣列的電壓為1.1V，串聯電阻為135ohm。閾值電流為1.0 mA，單模輸出功率達到5mw以上。

1060nm VCSELs在9 mA下獲得創(chuàng)紀錄的33 GHz高帶寬在9 mA偏置電流下所有16個通道的背對背100 Gbps PAM-4眼圖，外消光比為2 dB。目標符號誤差率（SER）為5E-3，TDECQ最小為2.1 dB，平均值為3.0 dB。基于16通道VCSEL陣列的1.6 Tbps調制實現7.6 Tbps/mm2的帶寬密度和0.24 pJ/bit的能耗。

在75 Gbps的NRZ下，SER保持在1e-18以下，在90 Gbps的NRZ下，SER保持在3e-5以下，130 Gbps PAM4眼圖TDECQ為4.0 dB。

采用更長波長和SM操作，實現了2 km以上的SMF擴展傳輸。其中2km和5km SMF的傳遞函數如圖所示,小信號3dB帶寬由于1060 nm的負光纖色散脈沖壓縮而得到改善。

源自網絡

審核編輯 黃宇