於本週舉行的歐洲光通訊會議（ECOC）上，比利時微電子研究中心（imec）旗下的IDLab實驗室（其設於根特大學與安特衛普大學的研究團隊）攜手Nokia貝爾實驗室，展示了全球首款上行突發模式線性轉阻放大器（linear burst-mode transimpedance amplifier；TIA），該晶片支援50Gbps不歸零訊號與100Gbps PAM-4訊號的位元傳輸速率。藉此，光纖線路終端（OLT）設備就能處理上行封包訊號強度變動與品質衰變的問題；新一代被動式光纖網路（passive optical network；PON）的超高速傳輸性能還能加乘這些效果。為了從技術面與經濟面實現新一代PON的彈性部署，這款創新的轉阻放大器至關重要，尤其是對100G等級的超高速PON而言。

突發模式接收器俯視圖：與一顆光電二極體焊線連接到PCB上。

被動式光纖網路（passive optical network；PON）技術帶給住宅與商業用戶高速寬頻網路，同時支援5G等行動網路的前傳與後傳服務。

PON網路的特色是樹狀拓樸結構，開放多位網路用戶共用一條光纖鏈路來連接至中央機房內的單台OLT設備。這不僅可以實現具備成本效益的網路部署，還改變了封包在網路上的傳輸模式。下行流量會在網路上不斷傳輸，但上行流量會透過突發模式時脈傳輸，透過分時運作來避免碰撞。

隨著10G PON產品銷量竄升，首批25G PON商用解決方案即將上市，PON技術也在迅速發展。儘管如此，在推出下一代PON服務以前，仍有些挑戰需要面對，尤其是上行鏈路。

快速優化上行封包的訊號強度

傳輸至OLT接收器的上行封包可能展現高動態的光功率範圍，因為光纖分配網路（ODN）具備差動路徑損失，光纖網路終端（ONT）的發射器也具備不同的輸出功率。此外，OLT與ONT設備之間的距離也會帶來影響，短的可能只有數百公尺，長的達到幾十公里。

IDLab類比／混合訊號晶片設計的資深研究員Gertjan Coudyzer表示：「這些傳輸特性會因為新一代 PON的高速運作而增強，因此確保所有傳送到OLT的封包具備大致相同的訊號強度將是關鍵。另外，還必須把額外添加的資料傳輸時間降到最低，也就是控制在數十奈秒內。我們開發的創新晶片就能實現這點，善用每個封包以及整體網路，將速度、傳輸範圍和流量發揮到極致。」

全球首款上行突發模式線性轉阻放大器

Gertjan Coudyzer分享：「在實驗過程中，我們已經驗證了這款晶片的線性突發模式運作；線性運作不僅能等化訊號，還能為未來PON採用PAM-4調變模式進行準備，其位元傳輸率是NRZ調變模式的兩倍。該晶片是全球首創的技術突破，將能促進未來大規模部署100G PON。」

IDLab高速發射器研究計畫組長Peter Ossieur補充：「架設光纖網路是一大投資，一旦開始部署，業者會希望能維持至少數十年的運作。此次發表證實了業界的網路系統已經為未來做好準備，在市場出現需求時就能支援更高頻寬。接下來，我們也在考慮加入國際通訊聯盟標準化部門（ITU-T）來加速我們開發，並參與他們的標準化作業。」

Nokia貝爾實驗室的光學系統與元件實驗室主持人Tod Sizer表示：「此次能夠展示這款突發模式轉阻放大器是我們與imec長期合作的成果，同時再次驗證了Nokia在高速被動式光纖網路技術上的領導地位。這些成果來得及時，ITU G.9804標準還在定義50G PON上行鏈路的規格。而這款放大器因為具備線性化處理能力，所以還能支援採用更高階調變模式的100G彈性位元率PON應用。」

該放大器採用0.13μm矽鍺（SiGe）製程，供應電壓為2.5V時，平均功耗為275mW，穩定時間都在150ns以內，符合一般PON的目標前置時間。

終端用戶與中央機房的遠距趨勢

Peter Ossieur總結：「未來所要面臨的挑戰，與終端用戶與中央機房之間的距離越來越遠息息相關，因為電信業者會走向鄉村地區來拓展客群。因此，在相同的OLT設備上提供不同用戶不同PON服務的策略將會持續走強，這就需要採用新的數位訊號處理技術、改良光學接收器，以及開發更多的線性電路。這些都是我們研究的主要項目，我們也歡迎更多夥伴投入並參與。」