OFC 2025：Lumentum的226 Gbps PAM4差分EML 10km传纤实验

昨天发表的短距高速调制文章整理漏了lumentum的这篇支持10km传纤的200G差分EML了，今天补充一下。去年lumentum也中了一篇ecoc pdp，当时他们报道了具有105 GHz带宽，0.6Vpp集总电极，支持单波400Gbps PAM4传纤2km的测试。(结合上一篇，可以看到EML和铌酸锂都是可以达到400G/lane的，硅光是比较吃力的，不知道400G/lane的节点会是谁占上风，或者是不是就走上异质集成的道路了)。

一、器件设计

传统电吸收调制器集成DFB（EA-DFB）采用单端（SE）驱动，但数据中心光模块的驱动 IC 普遍采用差分驱动。SE 驱动不仅导致信号完整性下降，还因需消除差分信号对而浪费功耗。差分驱动 EA-DFB（DD EA-DFB）通过共模噪声抑制和信号完整性提升，成为 1.6 TbE 光模块的理想方案。

实现差分驱动的关键在于激光器（DFB）与调制器（EAM）的电隔离。传统方案依赖外部阻抗控制组件，而本文提出的 DD EA-DFB 通过芯片级电隔离结构（图 1），在不增加额外组件的前提下实现了 RF 信号隔离。

◆ 器件结构与静态特性

① 芯片设计

• 材料与结构：采用半绝缘 InP 衬底，独立形成 DFB 激光器和 EAM 的 n/p 电极，实现电隔离。
• 封装优化：通过带台阶的异形COC设计缩短 RF 走线，降低寄生电感（图 1b），且兼容现有 SE EA-DFB 的 COC 封装技术。

◆ 光学性能参数

• 阈值电流：14 mA（与 SE EA-DFB 相当）。
• 边模抑制比（SMSR）：>40 dB，确保稳定单模输出（图 2a、b）。

二、226 Gbps PAM4 传输性能

◆ 测试方案

• 信号生成：使用任意波形发生器（AWG）生成差分信号，经 3 抽头预加重补偿链路响应（图 3a）。
• 传输配置：55°C 恒温环境下，激光器偏置电流 100 mA，差分信号摆幅 2.0 Vppd（单端 1.0 Vpp）。

◆ 关键结果

① 背靠背（BTB）测试

• 消光比（ER）：5.1 dB（226 Gbps PAM4），TDECQ：2.4 dB，性能与 SE EA-DFB 相当。
• 226 Gbps PAM4（113.4375 GBaud）下，ER 达 4.8 dB，TDECQ 低至 2.1 dB（图 4）。

② 10 km SSMF 传输

• 经 15 抽头 FFE 均衡后，TDECQ 仅增加 0.8 dB（从 2.1 dB 到 2.9 dB），成功对抗 7.5 ps/nm 的色度色散（图 4）。

三、结论与展望

本文提出的差分驱动 EA-DFB 激光器通过芯片级电隔离设计，首次实现了 226 Gbps PAM4 调制下 10 km SSMF 的稳定传输，且封装兼容现有 SE EA-DFB 技术。该方案为 1.6 TbE 光模块提供了低功耗、长距离的解决方案，未来可进一步优化预加重算法和光器件带宽，以支持更高速率的 PAM4 或 PAM8 调制。