10Gbps多模光纖鏈路仿真中VCSEL模型的研究.pdf

1、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs:Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)是目前多模光纖鏈路的主要光源，VCSEL的系統(tǒng)級(jí)仿真是多模光通信的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文研究VCSEL的系統(tǒng)級(jí)仿真模型，研究VCSEL的熱效應(yīng)和空間相關(guān)特性，并基于單模速率方程，建立了包含熱效應(yīng)的VCSEL系統(tǒng)級(jí)仿真模型。該模型的參數(shù)提取系多參數(shù)非線性優(yōu)化問(wèn)題，本文基于經(jīng)驗(yàn)給定參數(shù)的初值，并結(jié)合隨機(jī)優(yōu)化算法得到了實(shí)用的模型參數(shù)提

2、取算法。利用該模型對(duì)10Gbps光鏈路進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)仿真研究，并與實(shí)際鏈路的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。最后，研究了VCSEL熱效應(yīng)對(duì)光鏈路性能的影響。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)介紹了單模熱相關(guān)速率方程模型，忽略多橫模特性，采用溫度相關(guān)的增益和等效的有源區(qū)泄漏電流來(lái)模擬VCSEL的熱效應(yīng)。
　　 (2)介紹了多?？臻g相關(guān)速率方程模型，考慮熱效應(yīng)和空間效應(yīng)，包括有源區(qū)載流子的熱泄漏、橫模的空間特性以

3、及由此引起的有源區(qū)橫向載流子的空間燒孔特性。分析了VCSEL的高速調(diào)制過(guò)程中的橫模競(jìng)爭(zhēng)特性和空間燒孔特性。
　　 (3)考慮VCSEL的封裝的電路寄生效應(yīng)和相對(duì)強(qiáng)度噪聲，建立了10Gbps TOSA封裝VCSEL的仿真模型。并給出了實(shí)用的參數(shù)提取方法。參數(shù)提取利用廠家提供的光功率—電流—電壓（L-I-V:Light-Current Intensity-Voltagc)關(guān)系和S21特性，仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。