一種高速大電流的PAM4光發射機設計

2020-12-16 電子技術應用

隨著當今社會通信速度與容量的迅速增長，光纖通信相比傳統的電通信開始展現出巨大優勢。光發射機將輸入電壓信號轉化為能調製雷射器發光的電流信號，其作用在整個光纖通信系統中起著極其重要的作用。

在同等波特率下，四階脈衝幅度調製(Four-level Pulse Amplitude Modulation，PAM4)的比特率相比傳統的非歸零調製(Non-Return-to-Zero，NRZ)提高一倍，增大傳輸效率的同時降低了成本，PMA4技術已經在超高速信號互連繫統中得到了廣泛認可。但PAM4在實際應用上尚存在兩個問題：一是PAM4的發射機的調製電流不夠大，使得雷射器的消光比不夠大，從而使信號在光纖傳輸時產生誤碼；二是目前輸入數據信號編碼通常採用NRZ編碼，其調製產生的光信號在光纖傳輸中會顯著地受色散效應影響造成碼間幹擾，不適應長距離傳輸。

本文提出的PAM4光發射機則能更好地適應長距離光通信：首先採用SOI CMOS工藝，相比GaAs等工藝折中了成本與性能；其次輸出調製電流最大能達到120 mA，可以充分提高雷射器的消光比；另外，設計了編碼轉換器，將輸入的非歸零編碼信號轉換為歸零型(Return-to-Zero，RZ)編碼的信號，調製的光信號更能忍受在光纖傳播時的非線性和色散效應，從而更好地適應長距離光通信。

作者信息：

李 喜，林福江

(中國科學技術大學 微電子學院，安徽 合肥230026)

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