调制格式与信号处理

相干 / 直接检测

Coherent vs IM-DD · IM-DD
图解IM-DD

定义

相干检测同时利用光的幅度与相位;直接检测(IM-DD)只利用光强。

图解

两种「读光」的方式 · 一个只看亮度,一个连相位一起读IM-DD 强度调制 / 直接检测光强调制亮暗代表 0/1直接检测(PD)只测光功率结构简单 · 成本低 · 功耗低数据中心内部互连的主流相干 · 同时利用幅度与相位IQ 调制幅度 + 相位相干接收 + DSP本振光混频后解调灵敏度高 · 距离远 · 容量大DCI、骨干与 ZR 模块采用相干把信息装到「相位」这个额外维度上,因此同样符号能承载更多比特,代价是必须用 DSP 做相位恢复与色散补偿。判据:几百米内用 IM-DD 就够了;几公里以上、或需要极高谱效率时,相干才划算。
相干与 IM-DD IM-DD 只读光强,简单便宜;相干连相位一起读,灵敏度与谱效率大幅提升,代价是必须配 DSP。一句话判据:几百米内 IM-DD 足够,进入 DCI 与骨干就得转相干。

说明

这是两种根本不同的光信号检测体制。直接检测(IM-DD)只测量光的强度,用亮暗表示信息,结构简单、成本低、功耗低,是数据中心内部互连的主流。相干检测则同时利用光的幅度与相位,配合本振光混频与 DSP 解调,灵敏度和谱效率都高得多。

相干的代价是必须配备复杂的相干 DSP 做相位恢复与色散补偿,因此功耗与成本明显更高。它的收益是能支持更长的距离与更高的单波容量——这正是 DCI 与骨干网需要的。

简明的判据是:几百米以内 IM-DD 足够;进入几公里以上、或需要极高谱效率的场景,相干才划算。ZR/ZR+ 系列可插拔相干模块处理的就是后一类需求。

关键数字

幅度 + 相位相干利用的维度
相位恢复 / 色散补偿相干 DSP 的核心工作
几百米 vs 几公里两种体制的典型分界

关键要点

  • 相干:灵敏度高、可做高阶调制、传输距离远,但 DSP 复杂、成本高,主要用于长距与 DCI。
  • IM-DD:结构简单成本低,是数据中心内部互连的主流。
  • 相干技术正通过 ZR/ZR+ 可插拔形态「下沉」到数据中心互连场景。
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