4. 光发射链路架构与集成

3.2T 光模块的发射链路是整个系统中最“贵”也最“敏感”的部分：它决定了波长栅格的合规性、调制带宽能否撑起 3.2Tbps 的净荷、以及最终出纤光功率与眼图余量是否满足 IEEE 802.3 系列与客户互操作要求。本节从架构视角把发射链路拆成“光源—调制—驱动与偏置—功率与眼图”四段，并给出可落地的集成调试任务。

一、激光器选型与波长规划

3.2T 模块在 500m～2km 短距场景通常采用 8×400G 或 16×200G 的并行波分架构，光源方案集中在两类：一类是 CW 激光器阵列 + 外调制器（如 8 个 CWDM/LWDM 波长经硅光 MZM 或 EML 调制），另一类是 DML/EML 直调。选型时先看三个硬约束：波长栅格、输出光功率与相对强度噪声（RIN）。以 8 波长 LWDM 为例，中心波长落在 1269.23～1318.35nm 的 800GHz 栅格上，通道间隔约 4.5nm，需保证激光器波长漂移（含温漂与老化）后仍落在 ±1.5nm 的通道窗口内，因此 TEC 控温精度通常要求 ±0.1℃ 量级，且需在模块内做波长锁定或功率锁定。

选型参数上，CW 光源关注出纤功率（典型 13～16dBm 泵浦前）、线宽（相干场景 <100kHz，IMDD 场景可放宽到 MHz 级）、RIN（<-145dB/Hz）与偏振消光比；DML/EML 则关注弛豫振荡频率、啁啾与消光比。工程上常用一张“波长—功率—温漂”规划表来锁定 BOM，例如：

注意：上表为教学示例参数，实际值需以所选激光器 datasheet 与模块热仿真结果为准。

二、调制器方案对比

3.2T 速率下，单通道 400G 需要约 120GBaud 的符号率（PAM4），调制器带宽、插损与驱动电压成为核心矛盾。常见三条路线：

• 硅光 MZM：CMOS 兼容、易集成阵列，插损约 5～7dB，VπL 较大，需要较高驱动摆幅；适合 8×400G 并行架构。
• 薄膜铌酸锂（TFLN）MZM：带宽 >100GHz、插损低（约 3～4dB）、线性度好，但工艺与封装成本高，适合长距或高摆幅场景。
• EML：单片集成 DFB+EA，啁啾小、驱动简单，但 120GBaud 以上带宽与消光比压力大，多用于 200G/lane 及以下。

对比时不能只看带宽，要把“驱动摆幅×插损×消光比”折算成链路代价。例如硅光 MZM 插损 6dB、驱动 4Vpp 差分，若驱动器输出仅 3Vpp，则需在调制器前加一级均衡或提高驱动增益，这会带来功耗与眼图抖动。工程判断准则：在目标符号率下，调制器 3dB 带宽应≥0.7×符号率，且插损与驱动能力匹配后，出纤功率仍满足预算。

三、驱动器与偏置控制

驱动器负责把 DSP 输出的低摆幅 PAM4 信号放大到调制器所需摆幅，并提供预加重/均衡。偏置控制则决定 MZM 工作点：MZM 传输曲线是余弦型，偏置在正交点（Quad 点）时线性度最好，偏置漂移会导致眼图不对称与 TDECQ 恶化。实际做法是：在调制器输出侧耦合 1% 光分路到监控 PD，用低频导频（如 1kHz 小幅抖动）检测二次谐波分量，闭环调节偏置电压使二次谐波最小，即锁定在 Quad 点。偏置控制环路带宽通常 10～100Hz，足以跟踪热漂移但不干扰数据。

四、光功率预算与眼图指标

发射链路功率预算按“激光器出光—调制器插损—耦合损耗—连接器—出纤”逐级扣减。以 8×400G 硅光方案为例（示例值）：CW 出光 15dBm，调制器插损 6dB，片上耦合 2dB，连接器 1.5dB，则单通道出纤约 5.5dBm；8 通道合波后总功率约 14.5dBm，需核对接收端灵敏度与通道间功率偏差（通常要求 ±1dB 内）。眼图指标关注：TDECQ（<3.5dB 为佳）、消光比（>3.5dB）、眼高/眼宽余量、以及 PAM4 三眼对称性。测试时用误码仪加实时示波器，在 FEC 门限前留 2～3dB 余量。

五、发射链路集成调试任务

集成调试按“先静态后动态、先单通道后全通道”的顺序推进。第一步做光源点亮与波长扫描：用光谱仪确认 8 通道中心波长与栅格偏差，记录 TEC 设定点下的漂移曲线；第二步做偏置锁定：逐通道注入导频，观察二次谐波最小值，记录锁定电压与锁定时间；第三步做驱动摆幅与预加重扫描：以 TDECQ 为优化目标，在 2～5Vpp 与 0～6dB 预加重范围内做二维扫描，找到眼图余量最大的工作点；第四步做全通道功率与眼图复核，确认通道间偏差与 FEC 前误码率。判断依据：单通道 TDECQ≤3.5dB、消光比≥3.5dB、出纤功率在预算 ±0.5dB 内、8 通道功率偏差≤±1dB，即认为发射链路集成通过。

把上述四段串起来看，发射链路的集成本质是“波长合规、调制匹配、偏置稳定、功率与眼图有余量”四件事的联合收敛。调试时建议保留每个通道的波长、偏置电压、驱动摆幅、TDECQ 与出纤功率记录，形成可追溯的通道档案，为后续温循与老化测试提供基线。