文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.06.010
引用格式: 李喜,林福江. 一種高速大電流的PAM4光發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2020,39(6):53-57.
隨著當(dāng)今社會(huì)通信速度與容量的迅速增長(zhǎng),光纖通信相比傳統(tǒng)的電通信開始展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。光發(fā)射機(jī)將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為能調(diào)制激光器發(fā)光的電流信號(hào),其作用在整個(gè)光纖通信系統(tǒng)中起著極其重要的作用。
在同等波特率下,四階脈沖幅度調(diào)制(Four-level Pulse Amplitude Modulation,PAM4)的比特率相比傳統(tǒng)的非歸零調(diào)制(Non-Return-to-Zero,NRZ)提高一倍,增大傳輸效率的同時(shí)降低了成本,PMA4技術(shù)已經(jīng)在超高速信號(hào)互連系統(tǒng)中得到了廣泛認(rèn)可。但PAM4在實(shí)際應(yīng)用上尚存在兩個(gè)問題:一是PAM4的發(fā)射機(jī)的調(diào)制電流不夠大,使得激光器的消光比不夠大,從而使信號(hào)在光纖傳輸時(shí)產(chǎn)生誤碼;二是目前輸入數(shù)據(jù)信號(hào)編碼通常采用NRZ編碼,其調(diào)制產(chǎn)生的光信號(hào)在光纖傳輸中會(huì)顯著地受色散效應(yīng)影響造成碼間干擾,不適應(yīng)長(zhǎng)距離傳輸。
本文提出的PAM4光發(fā)射機(jī)則能更好地適應(yīng)長(zhǎng)距離光通信:首先采用SOI CMOS工藝,相比GaAs等工藝折中了成本與性能;其次輸出調(diào)制電流最大能達(dá)到120 mA,可以充分提高激光器的消光比;另外,設(shè)計(jì)了編碼轉(zhuǎn)換器,將輸入的非歸零編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為歸零型(Return-to-Zero,RZ)編碼的信號(hào),調(diào)制的光信號(hào)更能忍受在光纖傳播時(shí)的非線性和色散效應(yīng),從而更好地適應(yīng)長(zhǎng)距離光通信。
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作者信息:
李 喜,林福江
(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 微電子學(xué)院,安徽 合肥230026)