采用全差分跨阻放大器的90 Gb/s NRZ硅基光接收机

DOI：10.1109/jlt.2019.2896757 期刊：Journal of Lightwave Technology 出版年份：2019 更新时间：2026-01-09 18:45:42

摘要： 我们展示了一款90 Gb/s非归零(NRZ)直接检测光接收机的设计与实现方案。该接收机采用55nm SiGe BiCMOS工艺制造的低噪声跨阻放大器(TIA)，并集成了与硅光子集成电路(PIC)单片集成的锗光电二极管。通过提供光电二极管反向偏置的全差分跨阻放大器实现了低噪声宽带工作。我们在-12.3 dBm、-11.2dBm和-11.1dBm光学调制幅度(OMA)灵敏度下分别实现了50 Gb/s、56 Gb/s和64 Gb/s NRZ工作模式，误码率(BER)低于10^-12，功耗分别为128mW、141mW和157mW。此外，在165mW功耗下以-6.1dBm OMA灵敏度实现了80 Gb/s BER低于10^-12的工作模式，并在不超过KP4-FEC(2.4×10^-4)阈值条件下实现了90 Gb/s工作模式，此时灵敏度为-7.1dBm OMA，功耗222mW。所有BER测量均采用实时方式完成，且未使用数字信号处理(DSP)或均衡技术对接收机进行补偿补偿。该接收机在90 Gb/s速率下实现了目前已报道的最低灵敏度指标，同时功耗为第二低水平，并且是首款未经任何均衡或DSP补偿即可实现实时测试的90 Gb/s集成光接收机。该光接收机特别适合未来的短距应用场景。

作者： Joris Lambrecht，Hannes Ramon，Bart Moeneclaey，Jochem Verbist，Michiel Verplaetse，Michael Vanhoecke，Peter Ossieur，Peter De Heyn，Joris Van Campenhout，Johan Bauwelinck，Xin Yin

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研究概述实验方案设备清单

研究目的

设计并实现一个90 Gb/s非归零（NRZ）直接检测光接收机，采用全差分跨阻放大器和集成于硅光子集成电路中的锗光电二极管，以实现短距离应用中的低噪声宽带操作。

研究成果

该光接收器以第二低的功耗实现了高达90 Gb/s的最佳报道灵敏度，是首个在无均衡或数字信号处理条件下进行实时测试的集成光接收器，因此非常适合短距离应用。

研究不足

接收器在未使用DSP或均衡器的情况下进行测试，这可能会限制其在更复杂信道条件下的性能；虽然功耗较低，但为了更广泛的应用，仍有进一步优化的空间。

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