针对在50 GBPS和更大值的PAMN光收发器中使用的模拟电子光纤色散和带宽预补偿（EDPC）的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了具有成本效益的高数据速率光学数据收发器，其包括电子模拟横向滤波器，同时为传输的光信号提供带宽补偿和前向减损补偿中的一个或多个。这些设备可以包括模拟横向滤波器电路，被配置为调节来自PAM处理器的模拟调制器信号。该调节可以涉及近似希尔伯特变换、色散预补偿或其两者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对在50GBPS和更大值的PAMN光收发器中使用的模拟电子光纤色散和带宽预补偿（EDPC）的装置和方法
本专利技术的
涉及光学数据收发器，尤其是在高吞吐量的中短距离光纤型光通信链路中(例如在接入网络、数据中心、数据中心互连和园区网络中)每波长提供大于或等于50千兆比特/秒(“Gbps”)的光纤型光收发器模块。
技术介绍
传统光纤型光通信链路直接将二进制数据作为二进制传送，例如发送“电源开启”突发以表示二进制“1”，或发送“电源关闭”突发以表示二进制“0”。各种替代方式均以各种方式引用这种类型的编码，并且在大多数情况下，考虑某些自由措施，可以被统一描述为开关键控(“OOK”)。“比特”以1/T比特每秒或“bps”的比特率传送。对于当代的高速光纤型光学链路，比特率通常表示为“千兆”(109)每秒或“Gbps”，相应地，T(比特周期)将以皮秒或“ps”表示。例如，具有100ps比特周期的10Gbps链路几乎无处不在。遵循为通信和控制理论开发的术语，从发射器到接收器或反方向的物理通信链路和介质通常被称为通信“设备”。随着其他技术的进步以及对传送更多数据的需求的增加，出现了巨大的挑战，因为可用的通信设备无法可靠地支持针对每光学波长明显大于10Gbps的数据速率的OOK。已经出现了利用具有高性能数字信号处理(DSP)控制的相干光技术的复杂光学链路系统，以提供100Gbps/波长和更高的比特率，其相较于现有的通信设备适用于高端应用并具有高昂成本。但是，有许多有价值的应用要求高于10Gbps但没有此类“高端应用”的要求，但是尝试将相干系统用于此类需求较少的应用并不会缓解与相干技术相关联的“高昂成本”。因此，有必要建立一种更具成本效益的方法，以在使用未达到高端要求的通信设备的重要应用中提供增大的数据容量。这种情况很常见，例如，在需要进行许多独立的互连并且光纤设备的长度在中等范围内(例如从小到几百米至约40-80km(有时简称为“短途运输”))的情况下。在许多有价值的应用场合(例如接入网络、数据中心、数据中心互连和园区网络)中会遇到这种情况。特别成功的一种关键方法是从OOK转换为多级信令，在每个周期T传输多于1比特的二进制数据。在这种情况下，每个周期T的光传输是更密集值化的“符号”，而不仅仅是比特。在那种情况下，物理传输速率的术语从“每秒比特数”变为符号率，通常称为波特(“Bd”)率。例如，25*109符号每秒(约)被称为“25GBd”，其具有对应的符号周期T＝40ps。通常也用有效比特率来指代这样的链路，因此25GBd的系统可以支持例如50Gbps(每个符号2比特)或100Gbps(每个符号4比特)，但是在任何情况下，符号周期T保持40ps。相干系统将这种密集符号方法应用到实际的极端情况，例如通过使用64GBd和12比特每符号阐述了在单个波长上600Gbps(其中一部分数据被虹吸以提高质量)。本文描述的方法采用不太极端但通常更具成本效益的方法。也许最基本和广泛追求的改进是将OOK替换为4级脉冲幅度调制(PAM4)，以便每个符号提供2比特。可以很容易地应用相同的原理来考虑PAM8(3比特每符号)，PAM16(4比特每符号)或任何相应的正交幅度调制(QAMn)，但是PAM4已有很多支持技术，因此应用特别令人关注。
技术实现思路
对于本专利技术，我们提出了一种新方法，所述方法利用了一项技术发现，即在收发器中添加模拟线性均衡器芯片，例如，使用短途100GbpsPAM4DSP芯片(将在主机侧的4x25Gbps或2x50Gbps转换为线路侧的2x50Gbps)，可以针对该数据速率改善在边缘应用或无法访问的应用中的性能。添加的模拟芯片可以提供电子色散预补偿(EDPC)，而PAM4DSP可以提供长达40km或更远距离的电子色散后补偿，以及其他滤波增强功能，而无需任何光学色散补偿。以这种方式提供的增强在尺寸、成本和功耗上比DSP性能的相应升级或添加固定或可调光色散补偿器明显更有效。EDPC芯片可以提供以下任何增强：(a)对PAM4信号的希尔伯特变换进行近似，以将其变换为单边带(PAM4-SSB)信号，连同进行附加的光纤色散预补偿；以及(b)对常规的双边带(PAM4-DSB)PAM4信号的色散预补偿。用于收发器的常规商用数字PAM4芯片负责主机侧接口、FEC和强大的线路侧后补偿均衡器。该工作原理适用于当前收发器标准所支持的50Gbps每波长和100Gbps每波长，并且可以等同地适用于未来收发器将出现的更高数据速率。为了将传输距离增加到超过40km的SSMF，可以增加EDPC中的均衡器抽头的数量(受可插拔模块的功耗限制)和/或进一步添加简单的无源光学色散补偿器，以将剩余光纤色散范围保持在40km的窗口。无源(固定)色散补偿元件在本领域中是已知的，并且可以从ProximionAB购得。在这种情况下，由于距离将大于40km，因此必然会存在一个或两个光放大器，光放大器可以附加地用来补偿由无源光色散补偿器引起的损耗。已经提出了用于二进制数据传输的许多OSSB方案，以使用模拟希尔伯特变换器(请注意，也可以使用数字希尔伯特变换器，但需要新的DSP芯片)。例如，【8，9】用于基带10GbpsNRZ信号，【10】用于微波子载波2.5GbpsNRZ信号。在第一方面，本专利技术涉及用于n级脉冲幅度调制(PAMn)光学符号的光收发器模块，从而为主机上的电子数据信号与通过光通信设备以一波特率发送的光学符号之间提供接口，其中n≥2，所述收发器包括：接收器部分、PAMn数字信号处理(DSP)电路、发射器部分和模拟横向滤波器电路。接收器部分可以包括至少一个光接收器，以将接收到的光信号转换成模拟电信号。PAMnDSP电路通常可以至少提供与电子主机数据的逻辑接口、前向纠错(FEC)功能、对来自光接收器的电信号进行模数转换、对转换后的接收信号进行数字自适应滤波以及将滤波后的接收信号重建为数据。发射器部分通常包括至少一个激光器和至少一个干扰调制器。模拟横向滤波器电路被配置为电子色散预补偿器(EDPC)，以过滤多级传输信号，例如由PAMnDSP提供的PAMn信号，其中从EDPC发射的经滤波的信号被连接到干扰调制器的信号输入。在该方面的变体中，根据经滤波的信号电压来驱动调制器电极所需的电流可以由EDPC外部的电子放大器提供，或者该电流可以由集成在EDPC内的放大器直接提供。在另一方面，本专利技术涉及一种用于利用以PAMn调制操作的光发射器的可读符号来扩展传输距离的方法，其中，所述方法包括：使用模拟横向滤波器电路对来自PAMn处理器的模拟调制器信号进行调节，以执行近似的希尔伯特变换、色散预补偿或两者，以形成调节后的调制器信号；以及基于经调节的调制器信号来使用光干涉调制器调制光学激光。在另一方面，本专利技术涉及一种用于确定模拟横向滤波器电路的抽头权重的方法，所述模拟横向滤波器电路被配置为调节来自PAMn处理器的模拟调制器信号以执行近似希尔伯特变换、色散预补偿或两者，以形成调节后的调制器信号，其中所述方法包括迭代校正抽头权重，以针对多种光纤设备的长度的复合范围改善本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于n级脉冲幅度调制PAMn光学符号的光收发器模块，其中n≥2，所述光收发器模块在主机上的电子数据信号与通过光通信设备以一波特率传输的光学符号之间提供接口，所述光收发器模块包括：/n接收器部，包括至少一个光电接收器，以将接收到的光信号转换成模拟电信号；/nPAMn数字信号处理DSP电路，至少提供与电子主机数据的逻辑接口、前向纠错(FEC)功能、对来自光接收器的电信号进行模数转换、对转换后的接收信号进行数字自适应滤波并将滤波后的接收信号重构为数据；/n发射器部，包括至少一个激光器和至少一个干扰调制器；以及/n模拟横向滤波器电路，被配置为电子色散预补偿器EDPC，用于对由PAMn DSP提供的PAMn传输信号进行滤波，/n其中，从所述EDPC发射的滤波后的信号连接到干扰调制器的信号输入。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180920 US 62/733,958;20190426 US 16/396,2511.一种用于n级脉冲幅度调制PAMn光学符号的光收发器模块，其中n≥2，所述光收发器模块在主机上的电子数据信号与通过光通信设备以一波特率传输的光学符号之间提供接口，所述光收发器模块包括：
接收器部，包括至少一个光电接收器，以将接收到的光信号转换成模拟电信号；
PAMn数字信号处理DSP电路，至少提供与电子主机数据的逻辑接口、前向纠错(FEC)功能、对来自光接收器的电信号进行模数转换、对转换后的接收信号进行数字自适应滤波并将滤波后的接收信号重构为数据；
发射器部，包括至少一个激光器和至少一个干扰调制器；以及
模拟横向滤波器电路，被配置为电子色散预补偿器EDPC，用于对由PAMnDSP提供的PAMn传输信号进行滤波，
其中，从所述EDPC发射的滤波后的信号连接到干扰调制器的信号输入。


2.根据权利要求1所述的光收发器模块，其中，所述EDPC滤波器电路包括：包括至少三个抽头的有限冲激响应滤波器、用于调整抽头权重的放大器/衰减器以及用于组合来自抽头的信号的电合成器。


3.根据权利要求2所述的光收发器模块，其中，所述至少三个抽头是5个抽头、7个抽头或9个抽头。


4.根据权利要求2或3所述的光收发器模块，其中，所述放大器/衰减器是现场可编程的。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的光收发器模块，其中，所述EDPC还包括针对来自所述电合成器的输出的集成驱动器，其中驱动器输出功率额定值足以直接驱动所述干扰调制器。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的光收发器模块，其中，所述EDPC对所述模拟信号实施近似希尔伯特变换。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的光收发器模块，其中，所述EDPC基于与由所述接收器提供的最大校正长度的一半的倍数相对应的预测失真来实施失真预校正。


8.根据权利要求7所述的光收发器模块，其中，所述失真预校正是从预存储的抽头权重的集合中选择的，其中，所述集合的成员代表最大校正长度的一半的不同倍数。


9.根据权利要求7或权利要求8所述的光收发器模块，其中，所述EDPC还实施近似希尔伯特变换。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的光收发器模块，其中，所述PAMnDSP是针对表1的MSA标准设计的PAM4芯片。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的光收发器模块，其中，所述PAM光信号传送m*50Gbps/波长×信道的数据流，m≥1，并且所述模块在功能上被容纳在标准QSFP28、DD-QSFP、OSFP、CFP2或CFP8可插拔封装中。


12.根据权利要求1至11中...

【专利技术属性】
技术研发人员：温斯顿·I·卫，雷格哈芬卓拉·V·朱路里，康斯坦丁·珍纳迪耶维雀·库斯明，
申请(专利权)人：新飞通光电公司，
类型：发明
国别省市：美国;US