淺談高速相干光通信

  定義

  相干光通信，英文全稱叫做Coherent Optical Communication，是光纖通信領域的一項技術，主要是發(fā)送端使用相干調制技術，接收端使用外差檢測技術進行信息傳輸;光的相干，是指兩個光波在傳輸過程中，波長相同、振動方向相同以及相位差恒定。

  相比于傳統(tǒng)的非相干光通信，相干光通信具有傳輸距離更遠、傳輸容量更大和接收靈敏度更高的技術優(yōu)勢，因此廣受行業(yè)各界的關注。

  發(fā)展歷程

  上個世紀八十年代，英美日等國家對相干技術進行了大量研究，AT&T公司和Bell實驗室，于1989和1990年在賓夕法尼亞州相距35公里的兩個站點之間，先后進行了1.3μm和1.55μm波長的1.7G信號無中繼相干傳輸實驗。進入1990年代，人們發(fā)現DWDM+EDFA技術組合，能夠更簡單、更有效地解決光通信的擴容和長距傳輸問題，因此相干傳輸技術的發(fā)展暫時遇冷。

  到了2008年左右，隨著移動互聯網的發(fā)展，網絡數據流量爆發(fā)式增長，骨干網(>1000公里)和城域網(100～1000公里)面臨的升級擴容壓力陡增，而此時DWDM+EDFA技術已經趨于極致，發(fā)展?jié)摿υ絹碓叫?。另一方面，隨著DSP和光器件技術的成熟，基于這些技術的相干光通信，正適合接力DWDM+EDFA技術，打破長距離大帶寬光纖通信的技術瓶頸，因此相干光通信迎來第二次發(fā)展契機。

  數據流量的爆發(fā)也促進了數據中心的大規(guī)模建設，繼而云計算的發(fā)展改變了數據中心的IT基礎架構，使得分布式數據中心成為主流。分布式數據中心需要相互通信，以便共享數據、平衡負載、提供備份并在需要時擴展容量。分布式數據中心因其大帶寬、長距離光互連需求(80～120km)，亟需相干傳輸技術的支撐。

  綜上，骨干網和城域網的升級擴容，以及數據中心的光互連，均亟需相干光傳輸技術的支撐。

  優(yōu)勢及應用

  相干光通信的主要的優(yōu)點包括：

  1) 靈敏度高，中繼距離長

  2) 選擇性好，通信容量大

  3) 具有多種調制方式

  高速相干光通信屬于世界最領先的光傳輸技術，目前僅掌握在為數不多的大型企業(yè)手中，國外主要有美國的II-VI、NeoPhotonics、Ciena等公司。我國相關產業(yè)起步稍晚，目前已經形成以蘇州、成都、青島、武漢為中心的產業(yè)群。

  同時，在這短短的二十年中，在光器件方面取得了很大的進步，其中激光器的輸出功率，線寬，穩(wěn)定性和噪聲，以及光電探測器的帶寬，功率容量和共模抑制比都得到了很大的改善，微波電子器件的性能也大幅提高。這些進步使得相干光通信系統(tǒng)商用化變?yōu)榭赡堋?

  【為什么要發(fā)展高速相干光通信】

  隨著移動互聯網的發(fā)展，以及東數西算的國家戰(zhàn)略實現，云運營商以及電信運營商的對光纖收發(fā)模塊的需求持續(xù)高速增長，并對光模塊的傳輸帶寬和距離不斷提出更高要求。傳統(tǒng)的光模塊無法同時滿足大帶寬(超100G)以及遠距離(超80公里)的傳輸需求，而相干光模塊正好彌補了這一空缺。

  相干光傳輸技術將會極大地改變當前的網絡結構和超遠距離傳輸能力，極大限度地降低系統(tǒng)設備的復雜性。相干光傳輸產品的開發(fā)，會帶動產業(yè)鏈上游集成光發(fā)射器ICT、集成光接收器ICR、高速柔性PCB板等相關產業(yè)的發(fā)展，為下游光通信設備商和互聯網企業(yè)(數據中心光互連)提供本土供應商選項。

  飛宇在傳統(tǒng)WDM光模塊領域已經非常成熟穩(wěn)定，已完成了10G SFP+、100G QSFP28光模塊量產及系統(tǒng)應用，在此研發(fā)和生產基礎上，飛宇加大對相干光傳輸技術及相關設備的投入，為研發(fā)高速相干光模塊打下堅實的基礎。同時，高速相干光通信可帶動上游的相干光器件、下游的WDM設備發(fā)展，可降低核心網成本，幫助客戶端核心網結構升級，為東數西算國家戰(zhàn)略提供相應的承載。