广西大学 计算机与电子信息学院，南宁 530004
针对在光接入网中传统相干接收机存在成本高、算法处理复杂的问题，提出一种低成本的简化相干接收机(SCR)信号处理方法。发送端使用四电平脉冲幅度调制(PAM4)高阶码型进行信号调制，接收端对输出信号先后采用不平衡度补偿算法、反馈式全数字时钟恢复算法进行处理，并通过帧同步、码元判决后计算误码率。仿真及实验结果表明：所提方法在系统中有着良好性能，在输入信号光功率为-9 dBm时，系统误码率为10-4量级，低于硬判决前向纠错(HD-FEC)门限的误码率判决。
简化相干接收机 四电平脉冲幅度调制 信号处理 不平衡度补偿算法 时钟恢复算法 simplified coherent receiver, four-level pulse amp
1 厦门优迅高速芯片有限公司, 福建 厦门 361012
2 厦门市光通信电芯片设计及验证重点实验室, 福建 厦门 361012
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。
跨阻放大器 光接收机前端 四阶脉冲幅度调制 400G以太网 transimpedance amplifier optical receiver front-end PAM-4 400G Ethernet
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 Molex有限公司，武汉 430074
现如今处于第五代移动通信技术（5G）网络发展建设的重要阶段，前传网建设中带宽需求大、光模块成本高和铺设难度大等问题亟待解决。已知四通道小型可插拔（QSFP）封装具有4个通道，而传统的QSFP28 50 Gbit/s光模块设计方案只使用了其中的两个通道。文章选用比QSFP封装更小的小型可插拔（SFP）封装制成50 Gbit/s光模块，底面积减小了40.5%，体积减小了52.2%，功耗减少了42.1%，传输相同距离光模块成本减少了73.4%。使用4阶脉冲幅度调制（PAM4）技术实现25 Gbit/s光器件传输50 Gbit/s信号，达成了单波长速率翻倍。通过对比测试，常温发射机色散眼图闭合四相（TDECQ）减小了20.5%，灵敏度提高了0.6 dB，且其余各项参数均满足电气与电子工程师协会（IEEE）802.3cd中50 GE以太网的相关要求，能够稳定进行40 km信息传输。
4阶脉冲幅度调制 发射机色散眼图闭合四相 直调激光器 外调激光器 PAM4 TDECQ directly modulated lasers external modulated laser
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Bimberg中德绿色光子学研究中心, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
4 柏林工业大学 固体物理研究所, 纳米光学中心, 德国 柏林 D-10623
5 空军装备部驻长春地区军事代表室, 吉林 长春 130033
垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有生产成本低、调制速率高等优点, 在光通信领域占有重要地位。随着数据需求量的飞速增长, 在长距离信息传输中, 具有低损耗的1 550 nm 波长的VCSEL引起了研究人员的兴趣。本文首先介绍了1 550 nm VCSEL的结构, 然后讨论了其带宽限制因素以及相应的改进方法, 接着从NRZ(不归零)调制和PAM4(四电平脉冲幅度)调制两方面对近年来高速1 550 nm VCSEL的研究进展进行了综述, 最后展望了高速1 550 nm VCSEL在未来光通信领域的发展和应用。
高速垂直腔面发射激光器(VCSEL) 不归零调制(NRZ) 四电平脉冲幅度调制(PAM4) 1 550 nm 1 550 nm high-speed vertical cavity surface emitting laser( non-return to zero modulation(NRZ) four-level pulse amplitude modulation(PAM4)
1 复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室, 上海 200433
2 复旦大学上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200433
3 网络通信与安全紫金山实验室, 江苏 南京 211111
4 西安邮电大学, 陕西 西安 710121
在光子辅助的W波段通信系统中,利用概率整形技术,实验验证了概率整形的八进制脉冲幅度调制(PS-PAM8)信号在太赫兹空芯光纤中的有线传输。采用包络检测的方案,在97~105 GHz的W波段上成功实现了5.75 GBaud的PS-PAM8信号在1 m空芯光纤上的传输。实验中的净传输速率可达13.63 Gbit/s, 满足2.4×10 -2的20%开销的软判决前向纠错码阈值。该实验结果证明了THz空芯光纤作为一种新型的W波段高速传输介质的潜力。
光通信 脉冲幅度调制 概率整形 光载无线 空芯光纤 光学学报
2021, 41(24): 2406003
1 暨南大学光子技术研究院，广东 广州 510632
2 广东省科学院半导体研究所，广东 广州 510651
信道线性及非线性失真会降低基于四电平脉冲幅度调制（PAM4）的短距离光互联系统的性能，利用PAM4发射芯片对信号进行预补偿能缓解信道失真带来的影响。因此，研究了一种适用于短距离光互联的PAM4发射芯片架构。该架构基于查找表（LUT）均衡器和源串联终端数模转换器灵活补偿光信道失真，利用流水线结构的选择器进行高速LUT读取；同时，采用电阻反馈的预驱动电路减少高速数模转换器信号输出时的码间干扰。后仿真结果表明，55 nm工艺制程PAM4发射芯片的速率可达到40 Gbit/s，能实现灵活配置的均衡模式，满足下一代数据中心、接入等光互联网络的需求。
光通信 四电平脉冲幅度调制 数模转换器 查找表 非线性均衡 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2106004
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。
400 Gb/s以太网 四阶脉冲幅度调制 比特误码率测试仪 码型发生器 误码检测器 400 Gb/s ethernet 4-level pulse amplitude modulation bit error ratio tester pattern generator error detector
1 电子科技大学 信息与通信工程学院，成都 611731
2 电子科技大学 光纤传感与通信教育部重点实验室，成都 611731
光交换芯片作为下一代全光通信网络的核心器件，其串扰性能严重影响着光交换节点的容量。为了评估光交换芯片对通信系统的劣化程度影响，基于硅基马赫-曾德尔干涉仪电光开关，构建了32×32 Benes结构的光交换集成芯片的仿真模型，分析了光交换芯片串扰与光开关单元串扰之间的关系，研究了光交换芯片对光纤通信系统的影响。仿真结果表明：对于单偏振200 Gb/s 64QAM信号，光接收机灵敏度劣化程度对开关单元串扰的依赖性可用线性分母的有理函数表达，当每个光开关单元的串扰小于-46 dB时，光接收机灵敏度劣化程度不超过0.5 dB。
光交换集成芯片 Benes结构 串扰 64阶脉冲幅度调制 灵敏度劣化 optical switching integrated chip Benes structure crosstalk 64QAM sensitivity degradation
青海民族大学 物理与电子信息工程学院，西宁 810007
针对计算复杂度高和误码率（BER）受限幅噪声估计精度影响的问题，提出一种低复杂度的混合非对称限幅光正交频分复用（HACO-OFDM）系统及基于时域处理的接收解调方法，详细介绍了HACO-OFDM系统的组成及其时域信号的结构特点，通过简单的时域信号处理实现限幅噪声消除。实验结果表明：该方案显著降低了计算复杂度；当限幅噪声估计误差较大时，系统接收机的脉冲幅度调制的离散多音频（PAM-DMT）支路BER性能显著优于传统系统接收机。
非对称限幅光正交频分复用 脉冲幅度调制离散多音频 混合不对称限幅光正交频分复用 计算复杂度 asymmetrically clipped optical-orthogonal frequenc pulse amplitude modulated-discrete multitone hybrid asymmetrically clipped optical-orthogonal f computational complexity
1 北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室，北京 100044
2 中国科学院半导体研究所集成光电子学实验室，北京 101408
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。
光模块 四阶脉冲幅度调制 光纤通信系统 数字信号处理 opticalmodule PAM4 opticalfibercommunicationsystem DSP
