适用于200-Gb/s DP-16-QAM光相干接收机的34-GBd线性跨阻放大器

摘要： 相干光通信链路所提供的高频谱效率使其成为下一代光通信链路的理想选择。采用双偏振正交幅度调制（DP-QAM）等先进调制方案可实现超过200 Gb/s的数据速率。此类链路的关键组件是具有宽带宽和高线性度的相干光接收机。本文提出一种全差分（FD）光接收机架构，由可变增益跨阻放大器（VG-TIA）和后续可变增益放大器（VGA）组成。该光接收机采用双反馈自动增益控制（AGC）环路，同时调控前端VG-TIA与后级VGA以实现低噪声高线性度工作。我们为全差分前端TIA开发并实现了新型光电二极管（PD）直流电流消除方案?；?.13微米SiGe BiCMOS工艺研制了原型双TIA芯片，该TIA在1 mA输入PD电流和500 mV输出电压摆幅下，实现20 pA/√Hz输入参考噪声（IRN）密度、27 GHz 3dB带宽及1.5%总谐波失真（THD）。这使得采用DP-QPSK和DP-16-QAM格式时，分别在25 dB和30 dB光信噪比（OSNR）条件下实现34 GBd工作、10^-10误码率（BER）及5.4×10^-4 BER，验证了单波长100 Gb/s和200 Gb/s光相干接收机的工作能力。该双TIA芯片占用1.4 mm×1.6 mm面积，在3.3V供电下以34 GBd工作时每通道功耗为313 mW。