1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
【目的】为了应对不断增长的超千兆需求，从千兆走向万兆，从第五代固定网络（F5G）走向高级第五代固定网络（F5.5G），50 Gbit/s无源光网络（PON）被认为是F5.5G的重要组成部分。故文章针对当前接入网络发展状况，对50 Gbit/s PON技术进行了深入研究。
【方法】文章首先介绍了实现50 Gbit/s PON高灵敏度面临的困难，并提出了解决方案。方案中，50 Gbit/s的非归零（NRZ）信号通过雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode，APD）探测器，在强电场的作用下形成可被检测到的宏观电流，该电流通过跨阻放大器（TIA）放大并转换成电压输出。对其进行均衡处理，采用光数字信号处理（oDSP）芯片的前馈均衡器（FFE）和判决反馈均衡器（DFE）对脉冲信号的拖尾现象进行补偿后，再通过DFE将码间干扰的影响降到最低。接着重点分析了APD、TIA和oDSP等关键技术，并采用25与50 Gbit/s APD对接收性能进行比较。
【结果】两组实验测试结果显示，第1组实验25 Gbit/s APD在测试时间4 min内接收信号无误码，接收光功率为－8.48 dBm，当误码率（BER）为2.78e－2时，接收光功率达－26.61 dBm；在使用50 Gbit/s APD的情况下，4 min内接收信号无误码时，接收光功率为－8.97 dBm。当BER为2.78e－2时，接收光功率达到－27.05 dBm，第2组数据50 Gbit/s APD-2也达到了同样的实验效果。
【结论】50 Gbit/s APD接收灵敏度更高，性能更好，更适合使用在50 Gbit/s PON光模块中实现高性能接收。最后文章针对未来降成本方案在均衡技术与APD上的应用提出了可行性分析。
50 Gbit/s无源光网络 雪崩光电二极管 光数字信号处理 跨阻放大器 高性能接收 50 Gbit/s PON APD oDSP TIA high sensitivity reception 光通信研究
2024, 50(1): 23015001
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430074
第5代移动通信技术（5G）前传是承载网络的重要组成部分，高精度时间同步以及海量连接的需求对接入网有了更高的要求。为了解决前传哑资源管理及光纤资源问题，中国移动提出了中等波分复用（MWDM）前传方案。针对MWDM方案的需求和5G前传推行需要降低成本的问题，文章提出了一款应用于MWDM光模块的25 Gbit/s 光发射组件（TOSA），采用低成本的同轴气密封装，并内置半导体制冷器来支持室外场景的严苛条件。文章主要介绍了TOSA的关键设计和封装形式，并从设计和工艺上对其控温能力进行了优化，最后对样品的光电性能、控温能力以及传输性能进行了测试。测试结果表明，器件性能优良，且满足SFP28封装形式和IEEE 802.3协议标准。关键词：
中等波分复用 5G前传 半导体制冷器 MWDM 5G fronthaul thermo electric cooler
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024；太原理工大学 物理与光电工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
3 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430205
混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性，在保密光通信、高速随机数、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪和分布式光纤传感等领域具有重要的应用价值。光子集成混沌激光器是混沌激光应用的核心器件，具有体积小、性能稳定、成本低等优点。综述了近十年来光子集成混沌半导体激光器的进展及其主要应用。首先介绍了混沌半导体激光器的集成方式；接着介绍了光子集成混沌半导体激光器的分类，根据其扰动方式讨论了直腔单反馈、多腔反馈、环形腔反馈、二维外腔反馈、互注入等结构，并对比分析了各自的优势与输出特性；然后介绍了光子集成混沌半导体激光器在光时域反射仪、保密光通信和高速随机数产生等方面的应用；最后，讨论了光子集成混沌激光器的关键集成技术、时延特征抑制及间歇混沌的特性。
光子集成 混沌半导体激光器 光反馈 互注入 photonic integration chaotic semiconductor laser optical feedback mutual injection 红外与激光工程
2020, 49(12): 20201066
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
3 武汉光迅科技股份有限公司, 湖北 武汉 430070
基于放大自发辐射(ASE)噪声扰动和半导体激光器互注入的方法,设计并研制了一款50 GHz宽带混沌信号发生器。该信号发生器主要包括两个分布式反馈半导体激光器(DFB-SL)和一个半导体光放大器(SOA),利用SOA产生的ASE噪声扰动SL产生混沌激光,基于SL互注入的拍频效应进一步实现频谱整形和带宽增强。在反馈强度为9.096%、频率失谐量为32.75 GHz、耦合强度为1.966的状态下,信号发生器可以产生频谱带宽超过50 GHz、平坦度为±2.5 dB、光谱线宽为0.56 nm的混沌激光。高带宽、高平坦度的宽带混沌信号发生器的研制,解决了混沌激光存在的频谱不平坦、带宽窄等问题,将进一步推动混沌激光的产业化应用。
激光器 混沌激光 放大自发辐射扰动 互注入 带宽 激光与光电子学进展
2019, 56(13): 131403
1 武汉邮电科学研究院, 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
设计了一种基于四阶脉冲幅度调制(PAM4)技术的50 Gbit/s 40 km QSFP28封装的长距离光传输模块, 以应对现代社会对通信传输的带宽、速率和容量等要求的不断增长。使用了PAM4技术以提高单波长的数据传输容量, 使得单波传输速率达到50 Gbit/s; 在模块的接收单元使用雪崩光电二极管(APD)作为光探测器, 使得模块对小光信号的接收能力得到提高; 测试结果表明, 模块的性能较为稳定, 优化了APD部分电路设计, 以获得更佳的传输效果, 能够满足50 GE 40 km传输。
四阶脉冲幅度调制 50 GE以太网 PAM4 QSFP28 QSFP28 50 GE APD APD 40 km 40 km
1 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
2 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
云计算、大数据等互联网应用导致通信流量快速增长，第五代移动通信的到来会进一步加快这一趋势。为了满足大容量、高端口密度、低功耗数据中心互连以及城域网应用的要求，100 Gbit/s光模块从外形封装可插拔(CFP)模块演变到CFP2又演变到四通道小型化可插拔(QSFP)模块。光模块尺寸和功耗的降低对光发射组件提出了更高要求。因此采用混合集成封装技术减小光发射组件的尺寸、降低功耗和成本是未来的发展方向。文章介绍了目前研发的QSFP 28封装100 Gbit/s混合集成电吸收调制激光器光发射组件所采用的关键技术，给出了符合100 G BASE-LR4国际标准的工作眼图，并就未来光发射组件的发展方向做出了展望。
激光器 光学系统容差分析 光发射组件 电吸收调制激光器 lasers optical system tolerance analysis TOSA EML
1 武汉邮电科学研究院, 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
在三维微光机电系统转镜阵列光开关的研究中, 为了提高定标的效率和精度, 开发了全通道自动定标系统。经过定标测试和对搜索算法的分析, 提出了基于遗传算法的粗搜索与基于爬山算法的精搜索相结合的搜索方式; 以一系列实验为基础, 提出了全通道搜索方案; 最后, 在全通道搜索方案的测试中, 总结了最优电压与通道行列数对应的变化规律。实验结果表明, 该方案具有较高的可行性和搜索效率。
全通道自动定标系统 遗传算法 爬山算法 full-channel automatic calibration system genetic algorithm hill-climbing algorithm
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室，湖北 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430205
光收发模块作为光电互相转换的重要器件，在高速数据通信领域起着至关重要的作用。该设计应用VCSEL(垂直腔面发射激光器)阵列、 PIN(带本征层光电探测器)阵列和集成驱动芯片等3种技术，研制出严格遵循CXP(十二路小体积可插拔)多源协议(以下称CXP MSA)的CXP光收发模块。通过对样品的测试，得到了眼图和灵敏度等关键测试数据。测试结果表明：该CXP光收发模块完全符合CXP MSA的各项技术指标要求，能够应用于短距离高速数据通信系统，对提高数据通信系统的传输速率和推动100 Gbit/s光通信系统的发展都有着重要意义。
CXP光收发模块 高速数据通信 VCSEL阵列 PIN 阵列 CXP optical transceiver module high-rate data communication VCSEL array PIN array
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室，湖北 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430074
3 北京科技大学 数理学院，北京 100083
针对目前光通信对传输速率要求不断提高的问题，设计并实现了QSFP+(4通道小型可热插拔)收发合一光模块，其单信道传输速率可达10 Gbit/s，4个信道总传输速率为40 Gbit/s。模块采用工作波长为850 nm的VCSEL(垂直腔表面发射激光器)阵列作为光发射器件，高速PIN(光电二极管)型PD(光检测器)阵列作为光接收器件，与传统的设计相比，降低了设计复杂度和整体成本。对光模块进行了相关仿真和测试，结果表明，通道串扰低于－42 dB，接收灵敏度优于－11 dBm，总体性能指标满足IEEE 802.3ba标准的要求。
4通道并行光收发模块 垂直腔表面发射激光器 4通道小型可热插拔 quad parallel optical transceiver module VCSEL QSFP+
1 武汉光迅科技股份有限公司, 湖北 武汉 430074
2 光纤通信技术和网络国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
研究了光电集成器件的耦合与封装的关键技术,首先分析光纤与PLC波导的z向偏移及角度偏移与耦合效率的关系,发布其3 dB容差分别为70 μm及5°以内,并分析存在8°反射角及填充折射率匹配胶时耦合情况并仿真验证。该器件采用表面贴光子技术、无源对准、非气密封装实现光与电、有无源的多功能结合。测试了器件的激光器与探测器性能,测试结果表明,该光电集成器件边模抑制比、灵敏度等参量优良。
集成光学 光电集成器件 光纤与波导耦合 菲涅尔反射 光纤到户 integrated optics opto-electronic integrated devices coupling of fiber and waveguide Fresnel reflection FTTH
