硅基PAM-4光调制器：双二进制电压驱动

"这篇研究论文详细介绍了使用两种不同峰峰值电压的二进制电信号驱动的硅基PAM-4光调制器。该调制器基于非对称马赫-曾德尔干涉仪，能够在32Gbaud的速率下在1525至1565纳米的波长范围内工作，输出四种不同的光学功率水平。" 本文的研究重点是硅基PAM-4（脉冲幅度调制-4）光调制器，这是一种在高速光通信系统中常见的信号调制技术。PAM-4通过使用四个不同的电平来表示两个二进制位，从而提供了更高的数据传输速率，相比传统的二进制调制方式如NRZ（非归零）具有更高的频谱效率。 作者们设计了一种基于非对称马赫-曾德尔干涉仪的调制器结构。马赫-曾德尔干涉仪是一种常见的光干涉装置，它由两段相等长度的光路组成，光线在其中分束、再合并，通过相位差的变化来改变输出光的强度。在这个非对称版本中，两个光路的相位调整器接收到的是峰峰值电压不同的二进制电信号。这种设计使得两个臂可以产生不同的相位差，进而实现四个不同的相位状态。 当这两个独立的二进制电信号分别应用到相位调制器时，会在马赫-曾德尔干涉仪的两条路径中产生四种不同的相位差异。经过干涉和组合，这些相位差异会导致输出的光功率呈现出四个不同的水平，对应PAM-4的四个符号：00、01、10和11。这种设计的关键优势在于它能够在一个单一的光学通道中同时编码多个信息位，从而提高数据传输的密度和速度。 实验结果显示，该硅基PAM-4光调制器在1525至1565纳米的波长范围内具有良好的性能，能够以32Gbaud的速率工作。这一速率是目前数据中心和长途通信网络中常见光纤通信系统的标准速度。此外，作者指出，由于采用硅基材料，这种调制器还有集成度高、成本低、尺寸小等优点，对于未来光电子集成系统的发展具有重要意义。 这篇研究论文揭示了利用不同电压的二进制电信号驱动硅基PAM-4光调制器的新方法，这为实现高速、高效且易于集成的光通信系统提供了新的设计思路和技术基础。