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400G光模块技术浅析
随着IEEE100Gbit/s(以下简称100G)以太网标准讨论与制定工作的结束，全球主流厂商正在推动100G的全球部署，并把目光聚焦到400G甚至1Tbit/s系统上来。同40G/100G一样，400G的部署应该是渐进的方式。为了更有效地利用现有的DWDM(密集波分复用)线路资源，降低投资成本，运营商希望400G能在现有的网络上部署，而不是重新设计和建造一个新的网络以适应400G的传输。这意味着400G必须适应100G/40G或10G的网络设计规划，以实现400G、100G/40G的混合部署。
1、400GLAN接口光模块的技术分析
400GLAN(局域网)接口光模块可能将继续采用100G以太网中独有的并行传输方式。2011年2月，Finisar在"超越100GE"的研讨会上提出了400GE模块标准建议，主要支持400GE-LR16和400GE-SR16两种应用。其中400GE-LR16采用16×25GLANWDM(1330、1310、1290和1270nm4个波道)来实现，而400GE～SR16则采用了16×25G多模光纤接口。此外在物理层定义了CAUI(附加单元接口)-16、CPPI(并行物理接口)-16电接口标准。16×25G仅仅是100GE的线性扩展，只要工艺达到要求就没有其他技术难点。相比之下，光纤并行将有更多的发展空间，但需要密度更高的光子集成技术的支持才可以使400G商用成为可能。
此外，Finisar还提出了400GLAN应用的其他可能方式：第1种是利用已商用化的4OG的EML(电吸收调制激光器)技术组成10×40G架构；第2种是依靠提高EML技术，采用4电平幅度调制和DSP(数字信号处理)进行色散补偿的8×50G的构架；第3种是4×100G的架构，这种架构必须采用复杂的幅度相位调制，如PM-QPSK(偏振复用-正交相移键控)，目前还没有能够商用化的技术演示。
NTT的研究报告也指出，在串行数据传输中，16×25G、10×40G和8X50G这几种架构都有可能。对于50G，调制方式也有基于MZ(马赫-曾德)的DQPSK(差分正交相移键控)调制、或者OOK(开关键控)调制。每种架构在体积、成本、功耗等方面都各有优缺点。从目前的研究成果来看，DML(直接调制激光器)制作工艺简单，功耗低，但是ER(消光比)很小。EML制作工艺复杂、功耗相对较大，但ER较大，可以获得很清晰的眼图。此外，基于InGaA1As的量子阱EAM(电吸收调制器)减小了由于价带偏移造成的在调制过程中的空穴堆积，因此适合用做高速调制。图1～图3分别是NTT在OFC2011上展示的用于400GE的1300nm、50GEML的光谱，注入电流与出纤功率的关系以及传输10和40km后的输出眼图。

对于400GE系统而言，50G的OOK调制由于其整个发射端的体积优势，是一种比较好的折中选择。在这种调制方式下，DML相比而言实现起来更加困难。因此可以预言，EML和8×50G的OOK调制在400GE系统中前景看好。
2、400G长距离传输光模块的技术分析
在ITU-T/IEEE的联合研讨会中，Alcatel-Iucent的报告中提出：OTU5的接口线速率将达到449．219Gbit/s。随着速率的提高，系统对OSNR(光信噪比)、CD(色度色散)、PMD(偏振模色散)和非线性的要求越来越高。400G信号的色散容限只有0.5ps/nm，为100G的1/16。400G在OSNR上也遇到了挑战，比100G高了6dB。尤其采用高于现行的7%的FEC(前向纠错)开销后，可以实现更远距离的传输。目前讨论得更多的是25%的。400G在PMD方面比100G遇到的挑战更大，400GPMD容限只有0.25ps，为100G的1/4。
2.1激光器线宽的要求
随着数字相干接收技术的发展，高阶多电平调制格式由于其高频谱效率的特点在DWDM系统中越来越引人注目。发射机激光器和接收机本振光的相噪特性决定了系统的误码率性能。表1列出了在不同的调制格式下，400G和100G对激光器线宽要求的比较。表中，△fTX表示发射机激光器线宽，△fLO表示接收机本振光线宽。

2.2调制码型与波道间隔特征
为了满足400G在当前DWDM系统中传输的要求，全面提升系统容量，对调制码型最重要的要求是：能够满足SE(频谱效率)和OSNR灵敏度的要求，并且有非常强的非线性容忍度。
单模光纤的理论容量为8bit/s/Hz，在实际长距离传输的设备和光纤中，上限为4bit/s/Hz。在现代光通信系统中，载波调制格式对系统性能影响很大，为了达到与现网的10G、40G混合部署，实现80波50GHz间隔，必须达到高SE，这可以通过采用单载波高阶调制或者多载波传