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為了解決網絡和數據中心內呈指數級增長的數據流量，高階調製（HOM）方案正被引入光網絡，該方案能夠提高頻譜效率（即在同一符號中增加更多的比特）來處理大量的數據業務。在許多HOM方案中，PAM4（4電平脈衝幅度調製）是目前10km以下鏈路的主要HOM候選方案，已被許多標準機構採用，如OIF CEI-56G-PAM4和IEEE P802.3bs。
雖然PAM4提供了更好的頻譜效率，但由於PAM4有四個信號電平以及這些信號電平之間的相關躍遷，其失真和噪聲影響更嚴重，鏈路性能比傳統的NRZ（Non-Return to Zero，簡稱PAM2）調製方案更敏感。這種挑戰的一個例子是ISI（符號間幹擾）。ISI是信號中一個比特的能量洩漏到相鄰比特的現象。在光學上，這意味著一些光子從一個位元擴散到鄰近的位元。在NRZ和PAM4中都存在ISI現象。然而，在相同ISI的情況下，PAM4的眼圖比NRZ的眼圖的閉合速度快得多。為了在穿越鏈路後實現類似的「睜開」眼睛，估計PAM4中的ISI應控制為NRZ的三分之一。
具有DSP（數位訊號處理）功能的現代多用途CMOS（互補金屬氧化物半導體）PAM4晶片將輸入MSB和LSB（最高和最低有效位）比特流映射到PAM4符號中。PAM4 DSP晶片還通過在TX（發送器）側提供預加重數字濾波器來與ISI對抗。典型的3抽頭（預、主、後）數字FIR（有限脈衝響應）濾波器如下圖所示。它通過控制每一比特的部分能量延遲，有效地產生一個較低的時域ISI，實現鏈路後清晰的「睜眼」。
雖然可以很容易地理解時域解決方案以減少信號脈衝的擴展，但實際上這需要在鏈路中使用更高的帶寬分量。下圖說明了這種需求從時域到頻域的映射。曲線A表示時域中比曲線B更快的脈衝響應，以獲得較低的ISI。藉助於傅立葉變換，在頻域中，相同的脈衝響應轉化為更寬的帶寬要求。
對於這些光鏈路，兩種類型的雷射器通常用於2公裡到40公裡之間的鏈路距離。一種稱為直接調製雷射器（DML），另一種稱為EML（雷射源加電吸收調製器）。在DML中，光信號的振幅直接由外加電流調製。當電流變化時，振幅變化並趨於穩定狀態。當DML趨於穩定時，我們稱之為弛豫頻率。弛豫頻率限制了DML的調製頻率，即帶寬。這就是為什麼DML經常面臨帶寬需求的挑戰。而EML具有穩定的雷射源，可提供恆定的振幅，並且調製是由緊挨著雷射器的電吸收部分完成的。電吸收調製頻率不受雷射源的弛豫頻率限制，並且可以非常高，只要可以相應地設計調製器的電容即可。因此，對於ISI的帶寬要求，EML是比較適用於PAM4調製的。