通过光带复用实现超过600 Gb/s的单光电二极管直接检测技术，用于扩展型光互连系统

《IEEE Photonics Journal》：Beyond 600-Gb/s Single-Photodiode Direct-Detection via Optical Band Multiplexing for Scale-Out Optical Interconnects

　　

摘要：

随着短距离数据中心光互连技术的发展，每通道的传输速率已达到400G及以上，电气组件的带宽限制成为了一个主要瓶颈。为了解决数字模拟转换器的带宽限制问题，我们提出了一种用于直接检测（DD）系统的光频带复用方案，并通过实验验证了其有效性。该方案采用光异频检测技术，从而避免了对高带宽射频（RF）组件的依赖。此外，它打破了光信号的共轭对称性，提高了系统对色散引起的功率衰减的抵抗能力。为了解决频带复用引入的非线性串扰问题，接收端采用了联合算法，该算法结合了基于多项式的频率响应补偿和数字域信号-信号拍频干扰（SSBI）消除技术，在不牺牲精度的前提下优化了计算复杂度。实验中，一个140 GBd的20级概率整形脉冲幅度调制（PS-PAM-20）信号和一个35 GBd的64进制正交幅度调制（PS-64-QAM）信号被成功光复用。经过250米标准单模光纤（SSMF）传输并使用单光电二极管（PD）进行检测后，系统实现了661.5 Gb/s的线路速率和527.6 Gb/s的净比特率。这项研究证明了光频带复用技术在减少对高带宽硬件依赖方面的有效性，为下一代大规模光互连技术提供了可行的技术路径。