Fabrication and performance analysis of cost-effective fiber grating lasers for WDM-PON systems

Fiber-Bragg-grating external cavity laser(FGL) modules were fabricated and experimentally analyzed. Proposed as a cost-effective solution for optical sources in the WDM-PON access network, FGL modules were packaged to TO-CAN type. We obtained a low threshold current of 13 mA, and an optical output power of 3.6 mW with a bias current of 60 mA at $25^{\circ}C$. The lasing wavelength dependencies on current and temperature were as small as 5.2 pm/mA and 30 pm/$^{\circ}C$, respectively. These change rates of the wavelength with the temperature and current are smaller than those of the DFB laser. Single-mode oscillations with the side-mode suppression ratio(SMSR) over 30 dB are maintained above the threshold current level. The FGL modules can be directly modulated at 155 Mbps, PRBS(2$^{23}$ -1) NRZ signal. Through the BER plots, we did not see the significant degradations before and after the transmission over 20km of the SMF at 155 Mb/s.

WDM-PON 시스템용 저가형 Fiber Grating Laser의 제작 및 성능 분석

광섬유 브라그 격자를 외부 공진기로 사용하는 레이저 다이오드(이하 FGL : fiber grating laser 이라 약칭함)를 제작한 후 그 성능을 실험적으로 측정하고 분석하였다. FGL을 WDM기반의 수동형 광 가입자망 시스템에 적용하기 위해서는 저가 구현이 필수적이며, 이를 위해, TO-CAN 형태의 모듈로 패키징하였다. 제작된 FGL의 동작 전류 대 광 출력 특성을 측정한 결과, $25^{\circ}C$에서 60 mA일때 약 3.6 mW를 얻을 수 있었고 주입 전류 변화에 따른 발진 파장의 변화율은 5.2 pm/mA이었다. 또한, FGL의 온도 변화에 따른 발진 파장의 변화율은 30 pm/$^{\circ}C$로 주변 온도 변화에 대한 발진 파장의 안정도가 매우 우수함을 확인하였다. 문턱 전류 이상의 동작전류 영역에서 각각 30 dB 이상의 양호한 주변 모드 억압비(SMSR)를 얻을 수 있었고, 단일 종 모드 발진 특성을 유지함을 확인하였다. 제작된 FGL의 전송 성능을 분석하기 위하여 155 Mb/s의 NRZ 신호로 직접 변조 실험을 수행하였다. BER 성능을 측정한 결과. 단일 모드 광섬유 20 km를 통과하더라도 광경로 파워 페널티가 발생하지 않았고 수신파워가 -37.5 dBm 이상에서 BER<$10^{-9}$ 을 얻을 수 있었다.