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)級仿真是多模光通信的一個研究熱點。本文研究VCSEL的系統(tǒng)級仿真模型，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)化問題，本文基于經(jīng)驗給定參數(shù)的初值，并結(jié)合隨機(jī)優(yōu)化算法得到了實用的模型參數(shù)提

2、取算法。利用該模型對10Gbps光鏈路進(jìn)行了系統(tǒng)級仿真研究，并與實際鏈路的測試結(jié)果進(jìn)行了對比。最后，研究了VCSEL熱效應(yīng)對光鏈路性能的影響。
　　 本文的主要研究內(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)制過程中的橫模競爭特性和空間燒孔特性。
　　 (3)考慮VCSEL的封裝的電路寄生效應(yīng)和相對強(qiáng)度噪聲，建立了10Gbps TOSA封裝VCSEL的仿真模型。并給出了實用的參數(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)果和實驗結(jié)果基本吻合。