Influence of the laser turn-on delay jitter on BER performance in telecommunication links

• Autorzy: Śliwczyński Ł. , Krehlik P.

Warianty tytułu

PL

Wpływ opóźnienia lasera na bitową stopę błędu w łączach telekomunikacyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Paper presents the analysis of sensitivity penalty induced by turn-on delay jitter resulting from subthreshold biasing of directly modulated semiconductor laser. Modelling of the laser turn-on delay used in the analysis assumes that Auger process dominates the recombination of carriers in the subthreshold region. Bit error rate calculation were performed for different modulation speeds and biasing conditions. The change of the received signal mean value was also taken into account. Obtained results show that subthreshold biasing of semiconductor lasers is possible with reasonable sensitivity penalty even for data rates as high as 2.5 Gb/s and that it is generally not a problem for data rates below 622 Mb/s.

PL

Artykuł przedstawia analizę redukcję czułości, spowodowaną przez jitter powstający w bezpośrednio modulowanych laserach półprzewodnikowych, spolaryzowanych wstępnie prądem mniejszym niż prąd progowy. Wykorzystywany w analizie model lasera pozwala wyznaczyć opóźnienie włączenia lasera spolaryzowanego wstępnie poniżej progu w zależności od warunków sterowania. Zakłada on, że rekombinacja nośników przy takiej polaryzacji jest zdominowana przez proces Auger'a. Obliczenia stopy błędów łącza światłowodowego zostały wykonane dla prędkości transmisji w zakresie 155 Mb/s - 2.5 Gb/s oraz dla różnych wartości stosunku prądu wstępnej polaryzacji do prądu progowego lasera. W analizie uwzględniono również zmianę wartości średniej sygnału, spowodowaną dynamicznym zniekształceniem wypełnienia przebiegu przez laser. Rezultaty otrzymane na podstawie przeprowadzonej analizy wskazują, że podprogowa polaryzacja lasera jest możliwa nawet dla prędkości transmisji rzędu 2.5 Gb/s jeśli prąd polaryzacji wstępnej jest utrzymywany w pobliżu połowy prądu progowego lasera. Natomiast dla prędkości transmisji poniżej 622 Mb/s nawet całkowite wygaszanie lasera w trakcie nadawania niskiej wartości sygnału wywołuje jedynie niewielką redukcję czułości rzędu 1.5 dB.

Słowa kluczowe

EN

sensitivity penalty; laser subthreshold biasing; laser turn-on delay; TDMA; bit error rate

PL

redukcja czułości; polaryzacja podprogowa lasera; opóźnienie włączenia lasera; TDMA; stopa błędów

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, z. 1
• Strony: 7--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr.

Twórcy

autor

Śliwczyński Ł.

• Departament of Electronics, AGH University of Scence and Technology, Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow

autor

Krehlik P.

• Departament of Electronics, AGH University of Scence and Technology, Mickiewicza 30 Ave., 30-059

Bibliografia

• 1. G. Kramer, G. Pesavento: Ethernet passive optical network (EPON): building a next-generation optical access network. IEEE Communications Magazine 2002, vol. 40, no. 2, pp. 66-73.
• 2. M. Yano, K. Yamaguchi, H. Yamashita: Global Optical Access Systems Based on ATM-PON. FUJITSU Sci. Tech. J. 1999, vol. 35, pp. 56-70.
• 3. D. Verhulst, Y.C. Yi, J. Bauwelinck, X.Z. Qiu, S. Verschuere, Z. Lou, J. Vandewege: Theoretical and experimental study of laser turn-on delay in a GigaPON systems with pre-biasing bits. Proceedings Symposium IEEE/LEOS Benelux Chapter, Amsterdam (Netherlands), 2002, pp. 290-293.
• 4. L.A. Coldren, S.W. Corzine: Diode lasers and photonic integrated circuits, New York, Wiley, 1995.
• 5. G. Morthier, P. Vankwikelberge: Handbook of distributed feedback laser diodes, Boston, Artech House, 1997.
• 6. B. Mroziewicz, M. Bugajski, W. Nakwaski: Phisics of semiconductor lasers, Warszawa, PWN, 1991.
• 7. P. Krehlik, Ł. Śliwczyński: Modelling of dynamic performance of semiconductor lasers under subthreshold biasing. Opto-Electron. Rev. 2004, vol. 12, no. 2, pp. 187-192.
• 8. P. Krehlik, Ł. Śliwczyński, A. Wołczko, M. Lipiński: Zniekształcenia dynamiczne w laserowych układach nadawczych z podprogową polaryzacją wstępną. Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne, 2003, ss. 99-103.
• 9. Ł. Śliwczyński, P. Krehlik, M. Lipiński, A. Wołczko: Modelowanie właściwości dynamicznych laserów MQW w warunkach polaryzacji podprogowej, Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne, 2003, ss. 225-230.
• 10. K. Obermann, S. Kindt, K. Petermann: Turn-on jitter in zero-biased single mode semiconductor lasers, IEEE Photon. Techn. Letters 1996, vol. 8, no. 1, pp. 31-33.
• 11. T. Czogalla, K. Petermann: Turn-on jitter in zero-biased single mode vertical cavity surface emitting lasers, LEOS Summer Topical Meeting, Montreal (Canada), 1997, pp. 55-56.
• 12. H.M. Salgado, M.M. Freire, J.J. O'Reilly: Extraction of semiconductor intrinsic laser parameters by intermodulation distortion analysis. IEEE Photon. Techn. Letters 1997, vol. 9, no. 10, pp. 1331-1333.
• 13. J.C. Carlledge, R.C. Srinivasan: Extraction of DEB laser rate equation parameters for system simulation purposes. IEEE J. Lightwave Technology 1997, vol. 15, no 5, pp. 852-860.
• 14. L. Pesquera, J. Revuelta, A. Valle, M.A. Rodriguez: Theoretical calculation of turn-on delay time statistics of lasers under PRWM. Proc. SPIE, 1997, vol. 2994, pp. 780-791.
• 15. S. Jamindar: Performance evaluation of laser turn-on jitter in gigabit optical transmission systems. Third International Symposium of Communication Systems, Networks and Digital Signal Processing, Staffordshire (England), 2002, paper F2.2.
• 16. ITU Recommendation G.957: Optical interfaces for equipments and systems relating to the Synchronous Digital Hierarchy. ITU, 1999.
• 17. T.M. Shen: Timing jitter in semiconductor laser under pseudorandom word modulation. Journal of Lightwave Technology 1989, vol. 7, no. 9, pp. 1394-1399.
• 18. G.P. Agrawal, T.M. Shen: Power penalty due to decision-time jitter in optical communication systems. Electronics Letters 1986, vol. 22, pp. 450-451.
• 19. J.G. Proakis: Digital communications, New York, McGraw-Hill, 1995.