Hyperskala datacenter har växt fram snabbt över hela världen. Detta genererar en enorm efterfrågan på hög kapacitet, kostnadseffektiva optiska kommunikationslänkar som förbinder dem. Ingenjörer vid University of Melbourne uppfann ett innovativt system för mottagning av signaler skräddarsydda för datacenterapplikationer där de komplexa värderingarna med dubbla sidbandsignaler kan återställas via direktdetektering. Mottagararkitekturen öppnar en ny klass med direktdetekteringsscheman som är lämpliga för fotonisk integration analog med homodyne -mottagare vid koherent detektion.

Senaste decenniet, olika system för fältåtervinning med direkt detektering undersöktes i optisk kommunikation med kort räckvidd. Eftersom direkt detektering i allmänhet endast ger intensitetsinformation, tills nu, signaler har huvudsakligen begränsats till det enkla sidbandsmoduleringsformatet (SSB) i olika föreslagna detekteringsscheman med endast intensitet. För sådana detekteringsscheman, signal-signal beating interference (SSBI) är den dominerande begränsningen. Dessutom, jämfört med den optiska spektraleffektiviteten (SE), en hög elektrisk SE är en mer dikterande faktor för applikationer med kort räckvidd. Den elektriska SE är inneboende begränsad för SSB -moduleringsformatet eftersom ett sidband är ofyllt, och hälften av den elektriska SE går förlorad. Förutom den elektriska SE, SSB-signaler lider av brusfällning på grund av kvadratisk lagdetektering av fotodioden. Följaktligen, snarare än SSB -signaler, det är mycket önskvärt att undersöka den direkta upptäckten av komplexvärda dubbel sidband (DSB) signaler med fältåterställning.

I en ny artikel publicerad i Light:Science &Application , ingenjörer från Institutionen för elektrisk och elektronisk teknik och University of Melbourne utvecklade ett nytt mottagarschema för att upptäcka komplexa värderade dubbla sidbandsignaler med fältåterställning som kallas carrier-assisted differential detection (CADD). Jämfört med konventionell enkel-sideband (SSB) modulering, den elektriska SE fördubblas utan att offra mottagarens känslighet. Dessutom, inga exakta optiska filter behövs för CADD -mottagaren, vilket indikerar potentialen att använda lågkostnad, okylda lasrar för CADD-mottagarsystemet.

Det nya schemat antar en optisk interferometer och 90-graders optisk hybrid i mottagaren som kan detektera både fas- och kvadraturkomponenter i det linjära optiska fältet. Vidare, den icke-linjära produkten av högre ordning mildras av en ny iterativ annulleringsalgoritm.

Ingenjörerna sammanfattar sin mottagares driftsprincip:"CADD har två fördelar jämfört med konventionell bärarlös differentialdetektering (CDD) för fältåterställning:(i) CADD fördubblar den elektriska SE jämfört med CDD, när CADD återställer den linjära signalen medan CDD behöver återställa den andra ordningens signal-till-signal-slagterm, och (ii) CADD är okänslig för kromatisk dispersion, medan CDD inte är det. Detta beror på att utan en transportör, fältet för CDD kan nå noll, vilket gör differentialdetektering omöjlig för stor kromatisk dispersion.

"Fördelen med CADD jämfört med Kramers-Kronig (KK) -mottagaren vid direktdetektering är analog med den hos homodyne jämfört med heterodyne-mottagare vid koherent detektering-även om CADD kräver ett större antal komponenter, det minskar den optoelektroniska bandbredden med hälften. Genom att anta fotonisk integration, antingen i InP- eller silikonfotonik (SiP) -plattformen, det stora komponentantalet i CADD kommer att minska mycket, medan den minskade bandbredden för CADD kommer att minska den totala implementeringskostnaden avsevärt. Jämfört med sammanhängande homodyne -mottagare, CADD kräver inte mycket stabila och låglinjebredda lasrar, vilket leder till en mer kompakt och kostnadseffektiv lösning som är lämplig för applikationer med kort räckvidd, t.ex. interdata-sammankopplingar och ultrahöghastighets trådlösa fronthaul-nätverk. "

"Mottagararkitekturen öppnar en ny klass med direktdetekteringssystem som är skalbara till hög baudhastighet och lämpliga för fotonisk integration. Det skulle vara mycket användbart för applikationer med kort räckvidd, till exempel interdata-sammankopplingar och ultrahöghastighets trådlösa fronthaul-nätverk , "konstaterar ingenjörerna.