浅谈高速相干光通信

  定义

  相干光通信，英文全称叫做Coherent Optical Communication，是光纤通信领域的一项技术，主要是发送端使用相干调制技术，接收端使用外差检测技术进行信息传输;光的相干，是指两个光波在传输过程中，波长相同、振动方向相同以及相位差恒定。

  相比于传统的非相干光通信，相干光通信具有传输距离更远、传输容量更大和接收灵敏度更高的技术优势，因此广受行业各界的关注。

  发展历程

  上个世纪八十年代，英美日等国家对相干技术进行了大量研究，AT&T公司和Bell实验室，于1989和1990年在宾夕法尼亚州相距35公里的两个站点之间，先后进行了1.3μm和1.55μm波长的1.7G信号无中继相干传输实验。进入1990年代，人们发现DWDM+EDFA技术组合，能够更简单、更有效地解决光通信的扩容和长距传输问题，因此相干传输技术的发展暂时遇冷。

  到了2008年左右，随着移动互联网的发展，网络数据流量爆发式增长，骨干网(>1000公里)和城域网(100～1000公里)面临的升级扩容压力陡增，而此时DWDM+EDFA技术已经趋于极致，发展潜力越来越小。另一方面，随着DSP和光器件技术的成熟，基于这些技术的相干光通信，正适合接力DWDM+EDFA技术，打破长距离大带宽光纤通信的技术瓶颈，因此相干光通信迎来第二次发展契机。

  数据流量的爆发也促进了数据中心的大规模建设，继而云计算的发展改变了数据中心的IT基础架构，使得分布式数据中心成为主流。分布式数据中心需要相互通信，以便共享数据、平衡负载、提供备份并在需要时扩展容量。分布式数据中心因其大带宽、长距离光互连需求(80～120km)，亟需相干传输技术的支撑。

  综上，骨干网和城域网的升级扩容，以及数据中心的光互连，均亟需相干光传输技术的支撑。

  优势及应用

  相干光通信的主要的优点包括：

  1) 灵敏度高，中继距离长

  2) 选择性好，通信容量大

  3) 具有多种调制方式

  高速相干光通信属于世界最领先的光传输技术，目前仅掌握在为数不多的大型企业手中，国外主要有美国的II-VI、NeoPhotonics、Ciena等公司。我国相关产业起步稍晚，目前已经形成以苏州、成都、青岛、武汉为中心的产业群。

  同时，在这短短的二十年中，在光器件方面取得了很大的进步，其中激光器的输出功率，线宽，稳定性和噪声，以及光电探测器的带宽，功率容量和共模抑制比都得到了很大的改善，微波电子器件的性能也大幅提高。这些进步使得相干光通信系统商用化变为可能。

  【为什么要发展高速相干光通信】

  随着移动互联网的发展，以及东数西算的国家战略实现，云运营商以及电信运营商的对光纤收发模块的需求持续高速增长，并对光模块的传输带宽和距离不断提出更高要求。传统的光模块无法同时满足大带宽(超100G)以及远距离(超80公里)的传输需求，而相干光模块正好弥补了这一空缺。

  相干光传输技术将会极大地改变当前的网络结构和超远距离传输能力，极大限度地降低系统设备的复杂性。相干光传输产品的开发，会带动产业链上游集成光发射器ICT、集成光接收器ICR、高速柔性PCB板等相关产业的发展，为下游光通信设备商和互联网企业(数据中心光互连)提供本土供应商选项。

  飞宇在传统WDM光模块领域已经非常成熟稳定，已完成了10G SFP+、100G QSFP28光模块量产及系统应用，在此研发和生产基础上，飞宇加大对相干光传输技术及相关设备的投入，为研发高速相干光模块打下坚实的基础。同时，高速相干光通信可带动上游的相干光器件、下游的WDM设备发展，可降低核心网成本，帮助客户端核心网结构升级，为东数西算国家战略提供相应的承载。