Fabrication and Transmission Experiment of the Distributed Feedback Laser Diode(DFB-LD) Module for 2.5Gbps Optical Telecommunication System

2.5Gbps 광통신용 distrbuted feedback laser diode(DFB-LD) 모듈 제작 및 광송신 실험

We designed and fabricated the single mode fiber pigtailed DFB-LD module for 2.5 Gbps optical communication system. In the design of the DFB-LD module, we made the module divided into two parts of inner sub-module and outer 14-pin butterfly package and cylindrical shaped sub-module contain quasi confocal 2 lens system including optical isolator and electrical connection between these parts via hybrid substrate of bias T circuit. Laser welding was used to assemble the sub-module which requires accurate fixing between optical elements. The fabricated DFB-LD module showed optical coupling efficiency of 20% and - 3 dB small signal response of more than 2.6 GHz. We confirmed mechanical reliability of the module by temperature cycle test where the tested module exhibit optical power fluctuation of less than 10%. Finally we evaluated the performance of the fabricated DFB-LD module as light source of 2.5 Gbps optical communication system, sensitivity of - 30.2 dBm was obtained through 47 km optical fiber transmission under the criterion of $1\times10^{-10}$ BER and transmission penalties were 1.5 dB caused by extinction ratio and 1.0 dB caused by chromatic dispersion of normal single mode fiber. fiber.

DFB-LD 칩으로부터 단일보드 광섬유 부착 2.5Gbps 광통신용 광원인 DFB-LD 모듈을 설계, 제작하였다. DFB-LD 모듈은 광 isolator가 삽입된 2 렌즈 quasi confocal 광학계로 구성된 원통형 서브 모듈과 14 pin butterfly 패키지가 분리된 구성으로서 이들 사이의 전기적 연결은 bias-T 회로가 형성된 하이브리드 기판으로 이루어지도록 설계하였다. 모듈 제작시 정밀한 부품 고정이 요구되는 서브 모듈 조립에는 레이저웰딩 방법을 사용하였다. 제작된 DFB-LD 모듈은 광결합 효율 20%, -3dB 소신호 변조 대역폭 2.6GHz 이상의 특성을 가졌으며 온도 순환검사에도 10% 이내의 광출력 변동만을 보임으로써 기계적 신뢰성을 확인할 수 있었다. 제작된 DFB-LD 모듈의 광송신 성능을 실제 2.5Gbps 광통신 시스템의 광원으로 적용하여 평가한 결과 47km의 광섬유 전송시 BER $1\times10^{-10}$ 조건에서 최대 -30.2dBm의 수신감도를 얻었으며 이 때 전송페널티는 소광비에 의한 것이 1.5dB, 분산에 의한 것이 1.0dB로 나타났다.