对于400Gb/s的数据中心光互连，4×100Gb/s是IEEE 400G以太网的一个关键标准，这就需要开发能够实现每波长>100Gb/s数据率的微环调制器。然而，由于其相对较大的器件长度，需要复杂的驱动器，如行波或分布式电极。相比之下，微环调制器（MRM）具有一些独特的优势，如面积小，驱动结构简单，功耗低。因此，它们特别适用于空间和功率消耗受到限制和需要高带宽密度的应用。在过去的几年里，MRM已经得到了广泛的研究，使用四级脉冲振幅调制（40Gbaud PAM4）的数据速率已被证明高达80Gb/s。在本文中，通过 pLogic搭建链路以及通过 pSim 进行仿真，演示MRM的频域分析，并以NRZ-OOK信号驱动MRM在时域进行眼图仿真。读者可依照本文在pLogic 搭建链路，通过 pSim进行链路仿真，如下图，两者均为国产EDA软件的 PIC Studio光电融合设计全流程的一环。

PIC Studio光电融合设计全流程

链路功能说明

在本文中，电信号的类型可以分为两类。一类是直流源，另一类是不归零码（NRZ）通断键控（OOK）信号。关于直流源，通过 pLogic原理图工具搭建链路如下图所示。从光网络分析仪（ONA_1）的 op_1 端口输出光源发射到定向耦合器（C_1）的 op_0 端口。光源经过C_1后射入光调制器（OM_1）的op_0端口。直流电源用作电信号以发射到OM_1 的电 (ep_0) 端口。光调制后，调制后的光信号通过两个波导（WGD_1、WGD_2）发送。然后将光信号再次发射到C_1（op_3端口），达到循环的目的。该示意图称为微环调制器。最后将光信号从C_1的op_1端口发射到ONA_1的检测器到ONA_1的op_0端口，测量接收到的信号。

图 2：使用直流源的微环调制器

关于NRZ-OOK信号源，通过 pLogic原理图工具搭建链路如下图所示，伪随机比特序列（PRBS_1）和不归零码（NRZ_1）用于产生随机通断键控（OOK）信号。在NRZ_1之后，一部分作为参考信号发送到眼图（EYE_1），另一部分发送到光调制器（AM_1）的电端口作为接收信号通过整个系统到眼图。CW激光（CWL_1）作为光源发射到定向耦合器（C_1）的op_0端口。光源经过C_1后射入光调制器（OM_1）的op_0端口。光调制后，调制后的光信号通过两个波导（WGD_1、WGD_2）发送。然后将光信号再次发射到C_1（op_3端口），达到循环的目的。PIN光电探测器（PIN_1）用于检测接收到的信号并将信号类型从光信号转换为电信号。最后，眼图用于分析传输信号的质量。

图 3：使用NRZ-OOK信号源的微环谐振器

工作原理说明

微环调制器可以被认为是由一个单环谐振器和一个直波导组成的结构。谐振器和波导之间的相互作用区域可以用传输矩阵来描述：

通过 pSim 仿真链路，利用 pSim 内置的waveform viewer 可以观测得到微环谐振器仿真结果的仿真结果，如下两图。细节的操作方式以及器件参数设计在在「基于pSim的硅基光电子集成链路设计」教程中都有详述，在此不赘述。

图 4：通过 pSim得到使用直流源的微环谐振器仿真结果的仿真结果

图 5：通过 pSim得到使用NRZ-OOK信号源的微环谐振器仿真结果

随后的系列文章将介绍通过 pSim 进行光通信模块的特性分析，包含PAM4、CWDM以及相干光收发器。

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