聊聊400G用到的調(diào)制器

上期提到了400G的調(diào)制方法，400G局域網(wǎng)確定使用PAM4，而骨干網(wǎng)選用多路子載波QPSK、16QAM比較有優(yōu)勢。

PAM4、QPSK、16QAM在400G里面這么火，與當(dāng)前100G系統(tǒng)調(diào)制實(shí)現(xiàn)方式有什么區(qū)別嗎？

其實(shí)技術(shù)不會突然躍進(jìn)，當(dāng)前100G用到的調(diào)制器，完全能滿足400G的應(yīng)用需求。（QPSK已經(jīng)用于當(dāng)前100G骨干網(wǎng)），下面盤點(diǎn)下：

直接調(diào)制（直接調(diào)制激光器稱為DML）

直接調(diào)制實(shí)現(xiàn)原理就是：在閾值以上，激光器出光功率與驅(qū)動電流成正比。

設(shè)置四個不同的驅(qū)動電流，就得到四個不同的幅度的PAM4信號。直接調(diào)制最大的問題就是頻率啁啾。

電吸收(EA)調(diào)制，屬于外調(diào)制，一般將電吸收調(diào)制器與激光器集成到一起，稱為EML

電吸收調(diào)制原理是：Franz_Keldysh效應(yīng)和stark效應(yīng)，但主要是stark效應(yīng)。stark效應(yīng)簡單說來就是半導(dǎo)體量子井材料在外加電場作用下，禁帶寬度會變小。愛因斯坦的光電效應(yīng)指出半導(dǎo)體中吸收光子能量與其禁帶寬度相等，當(dāng)禁帶寬度邊小時，能吸收的波長就邊長了。換句話說：施加電場，對長波長吸收強(qiáng)度更大。

因此可以通過改變電場大小，調(diào)整對光信號的吸收率，從而產(chǎn)生PAM4信號

MZ調(diào)制器（馬赫曾德調(diào)制器）:

MZ調(diào)制器屬于全能型選手，幅度，相位，QAM調(diào)制統(tǒng)統(tǒng)不在話下

單個MZ調(diào)制器大體上可以分為三個功能區(qū)

1. 分光：將光信號分成完全一樣的兩路光，這樣做是為了使它們之間具有相干性，一般用Y分支或MMI完成此功能。
2. 相位控制：用加熱的方法，控制調(diào)制器的工作相位點(diǎn)；用電信號，改變折射率從而改變調(diào)制相位（電光效應(yīng)、等離子色散效應(yīng)）
3. 合光：將兩路加載有信息的光載波合到一起，與分光的結(jié)構(gòu)一樣。

MZ調(diào)制器是如何完成調(diào)制的呢，看看光載波在MZ調(diào)制器里面經(jīng)歷的變化就清楚了，在不考慮損耗情況下：

光載波首先經(jīng)過Y分支，被等分成兩路光信號，它們幅度和相位都相等，在坐標(biāo)軸上幅度A和相位Φ表示成紅點(diǎn)。![圖片](http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/kjZ38TriakZBZeFCXiblhXicAcj8sf8TOSQwqjobIK7yp5rnMicgsh6R9rGGicdhywtKPMtLVHjBpXSesUnVXgBuzIw/640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1)

兩路光信號經(jīng)過各自的傳輸路徑，僅僅發(fā)生相位改變，相位改變量與傳輸?shù)奈锢砭嚯x，以及施加電場信號強(qiáng)度有關(guān)

兩路相位不同的光信號在出口處合成新的信號E。

合成信號E的幅度僅取決于E1與E2的相位差Δθ（已知兩邊長E1，E2和他們之間的夾角Δθ，求平行四邊形對角線可是高中知識哦）

也就是說，通過改變兩路的相位差，可以實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制。例如當(dāng)相位差是0時，輸出幅度達(dá)到最大，當(dāng)相位差是π時，輸出幅度就是0；還可以選取更多不同相位差，獲得其他幅度。

如果保持E1和E2相位差不變，可以實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制，例如E1為0相位，E2為90°相位，則合成一個45°相位的信號；E1為π相位，E2為3π/2相位，則合成一個225°相位的信號。

之前提到過，QAM調(diào)制就是正交幅度調(diào)制，需要兩個相差π/2的幅度信號合成。按照這個思路把兩個MZ組合到一起，并將其中一個MZ相移動π/2， 就可以合成QAM信號。

綜合來講，對于非硅光方案的PAM4，EML可以取得價格和性能的平衡，應(yīng)該會成為首選，但是在硅光方案里面，PAM4應(yīng)該用EA或MZ外調(diào)制實(shí)現(xiàn)；而對于QAM，基本只有MZ調(diào)制器，能改變的只有制作MZ的材料，選取電光系數(shù)或者等離子色散效應(yīng)更強(qiáng)的材料體系，以降低調(diào)制器驅(qū)動電壓。

結(jié)合400G調(diào)制再加上400G封裝方案（CFP2/CFP8//QSFP-DD/CDFP），感覺400G才是硅光真正用武的地方，在100G硅光不一定有成本優(yōu)勢，沒有硅光也可以玩的很好；而對于400G，要么用硅光實(shí)現(xiàn)，要么就很難實(shí)現(xiàn)！

前幾天跟一位光通信行業(yè)前輩交流，她說光通信行業(yè)新興技術(shù)生產(chǎn)周期只有一年半，就算你工作了10年又如何，不學(xué)習(xí)新知識，一年半的時間你就過時了。當(dāng)時聽了，覺得壓力很大！像我這樣工作時間不長的人，更應(yīng)該每天學(xué)習(xí)！