Injection locked VCSEL based oscillator - ILVBO

Abstract

Abstract Oscillators are present in all telecommunication systems. They synchronize the emitter and receiver of a message. The quality of the synchronization depends on the oscillator stability. To characterize the frequency domain oscillator stability, the phase noise of the carrier is used as figure of merit. An oscillator delivering a low phase noise carrier is a high spectral purity oscillator. Electronic oscillators are high performing at low frequencies. As communications systems require high data rate transmission, the electronic oscillators uses frequency multipliers that degrades the spectral purity of the carrier. The hybrid systems take advantage of the good performance of optical components at high frequency with the goal to be integrated in the electronic systems to overcome frequency limitation issues. This work use the optical injection locking technique by injecting the laser beam of a master laser inside the cavity of a VCSEL under direct modulation. The optical injection locking technique enlarges the direct modulation bandwidth of the VCSEL and reduces the Relative Intensity noise of the laser (RIN). The RIN reduction has as side effect the reduction of the additive noise inside the oscillator and, in consequence, reducing the oscillator phase noise.

Los osciladores están presentes en todos los sistemas de comunicaciones que utilizamos a diario. Estos permiten hacer la sincronización entre el emisor y receptor de un mensaje. La calidad de esta sincronización depende de la estabilidad del oscilador. Con el fin de caracterizar la estabilidad del oscilador en el dominio de la frecuencia, el ruido de fase es utilizado como parámetro de referencia. Un oscilador que entrega una señal con un bajo ruido de fase es un oscilador de alta pureza espectral. Los osciladores electrónicos presentan un buen desempeño a baja frecuencia. A medida que la demanda de tasa de transmisión de los sistemas de comunicaciones aumenta, los osciladores electrónicos logran la generación de señales en alta frecuencia utilizando multiplicadores de frecuencia, los cuales adjuntan elementos adicionales a la cadena de comunicaciones. Los sistemas híbridos permiten tomar ventaja del buen desempeño de los componentes ópticos en alta frecuencia con el fin de integrarlos en los sistemas electrónicos y de esta maneja mejorar su desempeño. Este trabajo utiliza la técnica optical injection locking que consiste en la inyección de un haz láser de un láser maestro hacia un láser esclavo. Esta técnica permite mejorar el ancho de banda en modulación directa del láser bajo modulación. El ruido de intensidad relativa del láser bajo optical injection locking es mejorado, teniendo en cuenta las medidas realizadas. Al utilizar el láser bajo condición de optical injection locking en el oscilador optoelectrónico, es posible implementar osciladores basados optoelectrónicos basados en VCSEL a más alta frecuencia y menor ruido de fase.