Silicon PAM-4 optical modulator driven by two binary electrical ...

Silicon PAM-4 optical modulator driven by two binary electrical signals with different peak-to-peak voltages 硅PAM-4光学调制器在研究和通信领域中是一个重要的主题。PAM-4调制技术是下一代数据中心应用的可能标准调制格式之一。这项技术与传统的二进制调制技术相比，可以大幅提高数据传输速率和系统的带宽利用率。 PAM-4，即脉冲幅度调制的四级版本，是一种多电平调制技术。在PAM-4系统中，每个信号周期可以传输两位信息，因此与传统的二进制调制相比，可以提供更高的数据吞吐量。由于调制级别的增加，PAM-4技术能够在每个符号周期传输更多的数据位，从而在相同的带宽条件下实现更高的数据传输速率。 这项技术在长距离和短距离通信系统中都有应用。在长距离应用中，正交幅度调制（QAM）被广泛使用，以提高频谱效率并增加信息容量。而在短距离应用中，PAM正在变得越来越流行。PAM-4调制可生成四级幅度，是下一代并行单模光纤4通道（PSM-4）和粗波分复用4通道（CWDM-4）光学模块的可能标准调制格式，用于数据中心的应用。 研究者们展示了一种基于不对称马赫-曾德尔干涉仪的硅PAM-4光学调制器。在这种设计中，两个峰值电压不同的未关联二进制电信号被应用于硅光学调制器的相位控制器。由此，在两个臂中产生了两种不同的相位移动。之后，通过对臂之间的相位移动进行排列组合，输出光功率则能够表现出四种不同的水平。这种设计允许调制器在32Gbaud速率下工作，并且能在1525至1565纳米的波长范围内工作，这对于下一代高速硅光学链接具有极大的潜力。 光学通信系统中的光子器件和驱动电路的有限带宽已成为限制信息容量提升的瓶颈。为了增加信息容量，高级格式调制被看作是一种有效的方式。特别是对于数据中心应用而言，将PAM-4作为下一代并行单模光纤4通道（PSM-4）和粗波分复用4通道（CWDM-4）光学模块的标准调制格式。 这项研究通过设计一个硅基的PAM-4光学调制器，成功利用了两个不同峰值电压的二进制电信号，实现了在硅光学调制器的相位偏移器上产生不同相位变化的效果。通过这种方法，它能产生四倍于传统二进制信号的数据级别，从而有效地提高了在给定频率范围内的传输信息量。 研究论文中还提到，硅PAM-4光学调制器能够以32Gbaud的速率在1525至1565纳米的波长范围内运行。这项技术在高速硅光学链路方面显示出了巨大的潜力，可为下一代数据中心提供高带宽、高速率的数据传输解决方案。 这项技术的研究与开发对于推动光学通信和计算平台的进一步发展具有重要的意义。随着数据中心对高速通信的需求日益增长，PAM-4光学调制器等技术的进步将有助于满足未来网络中对更高传输速率的需求。