打破極限的170 Gbaud OOK傳輸：矽光子環形共振器模組

高速光連結的核心技術推進

矽光子（SiP）技術因具備高整合度、低功耗與可量產優勢，成為推動800 Gbps 與 1.6 Tbps 高速連結的關鍵平台。最新研究展示了一項創紀錄的成果：使用 SiP 微環諧振器調製器（ring resonator modulator, RRM）實現 170 Gbaud 的開關鍵控（on-off-keying, OOK）傳輸，在 100 公尺單模光纖下仍維持低錯誤率，顯示其應用於短距高速互連的強大潛力。

實驗架構：SiP RRM 調變與傳輸流程

系統以 MATLAB 生成 OOK 訊號並透過波形產生器輸出至 SiP RRM。該調變器以 1.5 V 反向偏壓操作，配合 110 GHz RF 探針輸入訊號。光源為 15.5 dBm 可調雷射，透過光柵耦合器進入晶片。

RRM 的插入損耗與調變響應於不同偏壓與失調（detuning）下進行測量。訊號經調變後傳輸 100 公尺光纖，並由 EDFA 放大、WSS 過濾雜訊，再由 100 GHz PIN 光二極體與高速示波器接收，最終離線處理並計算誤碼率（BER）。

實驗成果：突破 HD-FEC 門檻的高速穩定傳輸

在 150、160 與 170 Gbaud 傳輸情境下，該系統於光學回環（ob2b）與 100 公尺光纖傳輸後皆達成 BER 低於 4.5×10⁻³（對應 6.7% overhead 的硬判決前向錯誤修正門檻），顯示良好系統穩定性。

• 170 Gbaud 傳輸：在極高符號率下仍維持開放眼圖，僅因色散導致微幅衰減；

• 眼圖觀察：在各速率下皆顯示清晰波形，確認系統調變與接收能力。

雖存在傳輸後的功率懲罰，主要來自 C 波段高色散特性，但整體仍保持於 FEC 容許範圍內，驗證其短距高速應用可行性。

結論

本研究展示以 SiP RRM 為核心的 170 Gbaud OOK 傳輸系統，能於短距離應用下實現極高資料速率與穩定性，並維持低錯誤率與光譜效率。其緊湊性與高速特性使其具備部署於資料中心、人工智慧計算節點與高速交換設備中的潛力。

參考資料

[1]    Ostrovskis, T. Salgals, M. Koenigsmann, et al., "170 Gbaud On-Off-Keying SiP Ring Resonator Modulator-based Link for Short-Reach Applications," in IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. xx, no. xx, pp. 1-8, 2024