The effective modal bandwidth (EMB) limit for the multi-mode (MM) VCSEL on transmitting data rate over distance in OM4 fiber is commonly referenced to be within 4700 MHz*km. However, this limit may not be valid for the VCSELs with reduced-mode (RM) or single-mode (SM) emission spectrum for data transmission. In this work, we investigate the EMB limit of OM4 fiber through characterizing three types of 850 nm oxide-VCSELs, namely, MM, RM and SM. Each type of VCSEL is tested to the highest error-free NRZ data rate over transmitting distance up to 1 km. The MM VCSEL demonstrates 50 Gb/s (100 m) and 26 Gb/s (300 m) that are within EMB limit. In contrast, the RM and SM VCSELs demonstrate speed distance product beyond the OM4 EMB limit. The SM VCSEL delivers record speed-distance of 44 Gb/s (500 m), and 36 Gb/s (1 km) at 25 °C without the use of equalization. These results suggest the SM VCSEL-based MMF link can transmit much higher data rate over extended distance up to 2 km in data centers.

中文翻译：

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VCSEL 对 OM4 光纤中远距离传输数据速率的模态影响

多模 (MM) VCSEL 在 OM4 光纤中远距离传输数据速率的有效模态带宽 (EMB) 限制通常在 4700 MHz*km 以内。但是，此限制可能不适用于具有用于数据传输的缩减模式 (RM) 或单模 (SM) 发射光谱的 VCSEL。在这项工作中，我们通过表征三种类型的 850 nm 氧化物-VCSEL，即 MM、RM 和 SM 来研究 OM4 光纤的 EMB 极限。每种类型的 VCSEL 都经过最高无差错 NRZ 数据速率测试，传输距离可达 1 公里。MM VCSEL 展示了 50 Gb/s (100 m) 和 26 Gb/s (300 m) 在 EMB 限制内。相比之下，RM 和 SM VCSEL 展示了超出 OM4 EMB 限制的速度距离乘积。SM VCSEL 提供创纪录的 44 Gb/s (500 m) 速度-距离，和 36 Gb/s (1 km) 在 25 °C 下不使用均衡。这些结果表明，基于 SM VCSEL 的 MMF 链路可以在数据中心内长达 2 公里的扩展距离内传输更高的数据速率。