4/08/2020，光纖在線訊，OFC 2020, 編號M4F.1 “面向光互聯(lián)應(yīng)用的280Gbps IM/DD PS-PAM-8 SSMF光纖O波段10公里傳輸”，作者 Jiao Zhang Kaihui Wang Yiran Wei, Li Zhao, Wen Zhou, Jiangan Xiao  余建軍 來自復(fù)旦，Bo Liu, Xiangjun Xin, 來自北郵，F(xiàn)eng Zhao 來自西郵，Ze Dong來自廈門華僑大學(xué)。第一作者 復(fù)旦Jiao Zhang。這篇文章應(yīng)該是學(xué)術(shù)大牛余建軍回到復(fù)旦指導(dǎo)的一篇文章。去年的OFC上，聽韓國一位科學(xué)家說起直調(diào)系統(tǒng)在和相干的競爭中也有新變化。這篇文章應(yīng)該也是針對這個領(lǐng)域。

本文試驗(yàn)展示了IM/DD 100Gbaud PAM4和PS-PAM8 信號基于半導(dǎo)體光放大器SOA以及概率整形PS技術(shù)的傳輸。通過數(shù)字的時域預(yù)均衡來改善帶寬限制，通過clipping方法來減少PS信號的峰值到均值功率比PAPR。在7%的HD-FEC閾值下實(shí)現(xiàn)了230Gbps傳輸，在20% SD-FEC閾值下實(shí)現(xiàn)了280Gbps PS-PAM8傳輸，都是10公里SMF，BER分別是3.8x10-3, 和2x10-2。對于O波段應(yīng)用來說，這些試驗(yàn)創(chuàng)造了新的傳輸記錄。

上圖給出了試驗(yàn)系統(tǒng)圖和offline DSP的流程圖。發(fā)射端包括帶有30dB隔離度的隔離器，工作波長1310.96nm, 60GHz IM調(diào)制器，65GHz 帶寬電放大器EA，以及高速DAC。100Gbaud PAM-n 驅(qū)動信號由100GSa/s DAC(35GHz 模擬帶寬)產(chǎn)生，通過EA放大后去驅(qū)動IM。IM的偏置點(diǎn)選擇在quadrature點(diǎn)，激光器輸出功率7.6dBm。傳輸部分包括三種不同線路安排：第一種，背靠背 帶有SOA，沒有光纖；第二種，使用SOA作為預(yù)放；第三種，使用SOA作為主放。在10公里或者15公里SMF傳輸（1310nm下平均損耗0.33dB/Km）后接VOA可變衰減器來調(diào)整接收功率。在接收端，信號通過70GHz帶寬PD檢測隨后通過65GHz EA放大，最后是160GSa/s 示波器（63GHz）進(jìn)入offline DSP處理。

發(fā)端的offline DSP中，標(biāo)準(zhǔn)的PAM4和PS-PAM8兩種信號都有利用，一個是gray-mapped的2的15次方長度的常規(guī)PAM-4符號，一個是基于麥克斯韋-玻爾茲曼分布的不同熵的PS-PAM8信號，Gray映射也有用到。經(jīng)過兩次過取樣（oversampling）和數(shù)字預(yù)均衡（19級前向均衡FFE）FIR，碼型順序被重新調(diào)整為每符號一個取樣，并以波特率取樣載入DAC。預(yù)均衡處理可以產(chǎn)生更高的PAPR，尤其對于PS-PAM8信號，系統(tǒng)性能因此會劣化。因此在此要引入clipping方法來減少PAPR。在接收端的offline DSP中，被捕獲的offline數(shù)據(jù)首先被重新取樣到每符號兩個取樣，然后采用方形時間回復(fù)來去除時序的偏移和數(shù)據(jù)抖動。之后再采用19階的T/2間隔的FFE， 189階 T間隔 Volterra濾波器，189階T間隔判決直接最小均方差（DD-LMS）均衡器來恢復(fù)數(shù)據(jù)。為了減少階tap數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，試驗(yàn)選用了更高的階數(shù)。最后，在對被恢復(fù)的信號進(jìn)行PAM-m解調(diào)后，可以計算出BER。

上圖給出了100Gbaud PS-PAM8信號在不同速率下的試驗(yàn)結(jié)果，BER和速率（左一），BER和接收功率（中），以及眼圖信息（右一）。試驗(yàn)中PAM4信號沒有采用clipping方法。在7%的HD-FEC閾值下，第二，第三兩種線路都實(shí)現(xiàn)了200Gbps PAM4信號在10公里和15公里無需色散補(bǔ)償?shù)膫鬏�。第三種情況由于更低的SOA輸出功率帶來較小的ASE噪聲，整體性能更好一些。

相比相干系統(tǒng)，IM-DD系統(tǒng)由于簡便和低成本始終占據(jù)著特殊地位，特別是在短距離市場上。基于單通道200Gbps的IM-DD系統(tǒng)，未來可以成為800Gbps以及1.6Tbps系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)。SOA技術(shù)和PS技術(shù)將成為200Gbps IM-DD實(shí)現(xiàn)10公里以上傳輸?shù)年P(guān)鍵。