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相干光通信技术从长途骨干网到数据中心互联.docx
资料介绍
相干光通信技术从长途骨干网到数据中心互联
引言
相干光通信技术利用光波的振幅、相位和偏振等多维自由度进行信息调制，实现了远超传统强度调制直接检测（IM-DD）系统的频谱效率和传输距离。2026年，相干光通信技术正从传统的长途骨干网向城域网、数据中心互联（DCI）和接入网等更广泛的场景渗透。800G和1.6T相干光模块已开始规模化部署，硅光技术在相干光模块中的应用也取得了重要进展。相干光通信的芯片化和小型化，使其在更多场景中展现出替代传统IM-DD系统的潜力。
相干光通信原理
多维调制
相干光通信利用光波的振幅、相位和偏振态三个维度进行信息调制，相比传统IM-DD仅利用振幅维度，频谱效率提升数倍至数十倍。高阶调制格式如QPSK、16QAM、64QAM甚至256QAM，在相同带宽下可传输更多数据。
相干光通信的核心优势在于可在相同带宽内传输更多数据，同时支持更长的传输距离（可达数千公里），且通过数字信号处理技术可补偿光纤传输中的色散和非线性损伤。
相干检测
相干检测将接收到的光信号与本振光在光混频器中混频，通过平衡探测器检测混频后的信号，恢复出光信号的完整信息（振幅、相位和偏振）。相干检测需要高稳定性的本振激光器和精确的光学锁相。
关键器件
窄线宽激光器
相干光通信需要窄线宽、低相位噪声的激光器作为光源和本振光。2026年，窄线宽激光器的线宽已降至100kHz以下，满足64QAM等高阶调制格式的要求。外腔激光器和注入锁定DFB激光器是窄线宽光源的主要技术路线。
IQ调制器
IQ调制器通过将光信号分为I和Q两路，分别调制后合路，实现任意相位和振幅的调制。2026年，基于InP和TFLN的IQ调制器已实现100Gbaud以上的调制速率。
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