This paper presents a 28Gb/s transceiver with an electronic dispersion compensation (EDC) for high-speed directly modulated lasers (DMLs). DMLs induce power-dependent frequency chirp at the laser output, which causes severe chromatic dispersion as well as pattern dependency on the received signal. The proposed EDC-based clock and data recovery (CDR) IC compensates for both transient- and adiabatic-chirp in DMLs via a pattern-dependent pulse-shaping filter and a double-sampling decision feedback equalizer (DFE) with an on-chip eye-opening monitor (EOM). The adaptive EDC improves the receiver sensitivity at a bit error rate (BER) of$10^{-6}$ by 1.3dB over 3km at 28Gb/s, where transient-chirp is dominant, and by more than 7dB over 105km at 10Gb/s, where adiabatic-chirp is dominant. The dual-lane EDC transceiver IC, fabricated in a 40nm CMOS process and packaged in a flip-chip ball grid array (BGA), consumes 236.1mW from a 0.9V supply at 28Gb/s. The IC embeds the BER and eye-opening self-test capability.
본 학위논문에서는 고속 직접 변조 방식 레이저를 위한 전자식 분산 보상 기능이 있는 고속 송수신기를 제시한다. 직접 변조 방식 레이저는 레이저 출력 단에서 전력에 의존하는 주파수 첩을 유도하며, 이는 수신 된 신호에 패턴 종속성을 야기할 뿐만 아니라 심각한 색 분산을 유발한다. 제안 된 전자 분산 보상 기반의 클록 및 데이터 복구 집적 회로는 패턴 의존적인 펄스 변조 필터와 아이-오프닝 모니터가 탑재된 이중 샘플링 결정 피드백 등화기를 통해 직접 변조 방식 레이저의 첩을 보상한다. 이 적응형 전자식 분산 보상기는 트랜지언트 첩이 지배적인 28Gb/s에서 데이터를 3km 전송했을 때 비트 에러율 -6승에서 수신감도를 1.3dB 향상시키며, 아디아배틱 첩이 우세한 10Gb/s에서 데이터를 105km 전송한 경우 수신감도를 7dB 이상 향상시킨다. 40nm CMOS 공정으로 제조되고 플립 칩 볼 그리드 어레이로 패키징 된 2개 레인의 전자식 분산 보상 송수신기 칩은 28Gb/s에서 0.9V 전원에서 236.1mW를 소모한다. 이 칩은 비트 에러율 및 아이-오프닝 자가 테스트 기능을 내장하고 있다.
