基于90 nm SiGe BiCMOS工艺，设计了一种高速(4×112 Gbit/s)四阶脉冲幅度调制跨阻放大器电路。为了兼顾高带宽和低噪声，采用了并联反馈架构的输入级电路。提出一种新颖的基于双吉尔伯特单元的可变增益放大器结构来适应宽动态范围的输入电流。电路利用射级退化技术来提高带宽和改善线性度。芯片测试结果表明，光接收前端链路可以实现最大74 dBΩ的跨阻增益，带宽为32 GHz，输入参考噪声电流密度为5.6 pA·Hz-1/2，高至3 mA的输入电流峰峰值下总谐波失真小于5%。跨阻放大器芯片进一步集成至400G QSFP-DD模块，测试结果表明，模块性能满足400G以太网FR4标准的灵敏度和传纤距离要求。

针对400 Gb/s光模块在研发和生产等环节中的测试需求, 提出一种低成本四阶脉冲幅度调制(PAM4)信号比特率误码测试仪(BERT)的设计方案。首先, 介绍了BERT的总体方案和实现原理, 并分析了400 Gb/s光模块测试对BERT的需求和光模块内部数字信号处理(DSP)芯片的特点; 其次, 根据不同的应用场景, 详细说明了BERT的2种硬件实现形式和软件设计要点; 最后, 对该BERT进行了实际测试, 给出了PAM4电信号和光信号的实测结果, 结果表明该BERT可以满足实际应用的需求。

光通信系统中，高阶调制技术能以较低的电子速率实现更高的系统容量和更高的频谱效率，四阶脉冲幅度调制(PAM4)为以太网高速通信提供了一种有效可行的解决方案。为了满足集成化、低成本的需要，提出一种 PAM4传输方案，并利用商用 2.5GHz光器件通过双通道耦合的方法，实现了 5Gbit/sPAM4信号的传输实验方案; 并设计一种离线 DSP方案，对传输实验结果的数据进行优化。测试结果显示得到了较好的眼图，表明该方案应用于短距互联，可提高系统传输效率。

设计了一种基于四阶脉冲幅度调制(PAM4)技术的50 Gbit/s 40 km QSFP28封装的长距离光传输模块, 以应对现代社会对通信传输的带宽、速率和容量等要求的不断增长。使用了PAM4技术以提高单波长的数据传输容量, 使得单波传输速率达到50 Gbit/s; 在模块的接收单元使用雪崩光电二极管(APD)作为光探测器, 使得模块对小光信号的接收能力得到提高; 测试结果表明, 模块的性能较为稳定, 优化了APD部分电路设计, 以获得更佳的传输效果, 能够满足50 GE 40 km传输。

针对日益增长的以太网带宽需求，提出一种四阶脉冲幅度调制(PAM4)的400 Gbit/s外形封装可插拔(CFP8)光收发模块的解决方案。阐述了400 Gbit/s标准主要测试指标、技术方案、CFP8的基本原理和结构框图，通过直接调制激光器和电吸收调制激光器两种方案对比，测试得到了优良的光眼图和电眼图，表明PAM4 CFP8光模块是实现400 Gbit/s以太网传输的良好解决方案，在高速光通信系统中具有广阔的应用前景。

设计并验证了由QSFP28(四通道小型可插拔封装)光模块构成的数据中心专用传输系统，通过使用PAM4(四阶脉冲幅度调制)信号调制方法使其能在超过80 km的距离下支持4 Tbit/s的传输速率。测试结果表明，该系统对于色散与非线性具有较好的冗余，当线路损耗为18 dB时，所有通道仍然具有大于10%的冗余。该研究结果为高速数据中心中光模块应用奠定了一定的理论与实践基础。

PAM4(四阶脉冲幅度调制)为100/400 Gbit/s以太网提供了一种有效可行的解决方案。介绍了400 Gbit/s以太网的技术标准进展和两种400 Gbit/s光模块的封装形式, 阐述了PAM4光收发模块的基本原理和结构框图, 通过分析不同速率的技术方案和参数,表明28 GBaud PAM4是实现400 Gbit/s以太网传输较好的方案;综述了模块设计所需的器件、芯片、测试仪器和测试方案的现有技术水平, 为100/400 Gbit/s PAM4光收发模块的设计和实现提供参考。