文献综述（或调研报告）：
随着因特网的快速发展，对更大容量的光学互联要求越来越高。对于最为密集的短距离互联，要求连接必须保持一个低成本且维持低功耗的状态，最常见的配置是在发射端使用垂直腔面发射半导体激光器（VSCEL），因为它相对于其他光发射调制装置具有坚固、价格低廉、损耗低的优势。如今，商业广泛应用的10Gbit/s连接需要在不久的将来升级到100Gbit/s。而升级的成本不能被忽视。
而我们需要知道，现有的VCSEL半导体都无法满足需要的带宽需求。如今，高速850纳米VCSEL近似拥有25GHz的带宽，为了利用25GHz的VCSEL来实现56比特每秒的方案，发射机必须提供强大的均衡能力和调制能力。为了达到更高的带宽，合并调制与均衡的优势也是可行的。最近的论文里就出现了一个26GHz的使用64Gbit/s的前反馈均衡VSCEL调制器。但是这种技术使得功率效率为14.1mW/Gbit/S，因此不适合在低功耗下使用。
扩大数据中心的网络连接可以充分利用对更高总带宽的不断增长的需求。因此，扩大计算和存储能力导致商品设备线性增长，而不是升级现有硬件。完整的服务器基础架构虚拟化是支持这种经济高效的拓扑结构的必要条件。但是，这需要跨越整个数据中心区域的相互连接，在该区域中，要覆盖的距离可能会上升到1甚至2公里。最近的研究主要集中在用于多模光纤（MMF）的直接调制的850nm垂直腔表面发射激光器（VCSEL）链路，因为这种链路最常用于数据中心网络。
一个比较超前的解决方案是使用多级信号。为了和广泛应用在电路的通断键控对比，这种调制方案用每一个符号传输调制字节，以此来保持信道的带宽，数据速率当被调制复用时系统的频谱效率也提高了。这篇论文【1】第一次提出了基于56Gbit/s硅工艺共阴级的VCSEL半导体驱动机，能将信号进行4级PAM调制，这种调制克服了VCSEL的带宽限制，提供了比在没有均衡使用的OOK技术下更高的数据传输速率。与共阳极激光发射机相比，当其为直流输出提供合适的电压时，共阴激光发射机通常更容易电力不足。而设计的电路在130nmBICMOS工艺下实现。
首先，需要说明PAM-4的相关概念。M调制技术是一种可行的，来替代OOK通断键控的技术。M是调制级数，相同带宽下用PAM技术发射的信息要比利用OOK技术发射的信息要多。原因是OOK的数据速率（DR）等于符号率（SR），而M-PAM的SR为：
（1）
自从系统的带宽定义为SR的最大值时，利用PAM通过VCSEL传递几乎要比利用DR节省一半带宽。四个光功率等级通过四个VCSEL电路来实现。由VCSEL组成的光电源电流性能曲线在门限电流与角电流之间近似看作线性。电路必须充分高于门限电流，以此发射光并减少抖动。此外，PAM-4的电流值必须在门限电流与饱和电流区间内均匀划分。只有这样VCSEL的线性特性才能在得到符号间的高消光比时被乐观的应用。使用M-PAM来替代OOK会使得功率损失，考虑一个附加的白噪声，相同DR下，M-PAM与OOK的功率损失比为：
（2）
表示为：
