Hyperscale datacenters zijn over de hele wereld snel ontstaan. Dit genereert een enorme vraag naar high-capacity, kosteneffectieve optische communicatieverbindingen die ze onderling verbinden. Ingenieurs van de Universiteit van Melbourne hebben een innovatief signaalontvangstschema uitgevonden dat is afgestemd op datacentertoepassingen waarbij de complexe dubbel-zijbandsignalen via directe detectie kunnen worden hersteld. De ontvangerarchitectuur opent een nieuwe klasse van directe detectieschema's die geschikt zijn voor fotonische integratie analoog aan homodyne-ontvangers in coherente detectie.

afgelopen decennium, verschillende schema's van veldherstel met directe detectie werden onderzocht in optische communicatie met korte afstand. Aangezien directe detectie over het algemeen alleen informatie over de intensiteit geeft, tot nu, signalen zijn voornamelijk beperkt tot het enkele zijband (SSB) modulatieformaat in verschillende voorgestelde detectieschema's voor alleen intensiteit. Voor dergelijke detectieschema's Signal-Signal Beating Interferentie (SSBI) is de dominante beperking. Aanvullend, vergeleken met de optische spectrale efficiëntie (SE), een hoge elektrische SE is een meer dicterende factor voor toepassingen met een klein bereik. De elektrische SE is intrinsiek beperkt voor het SSB-modulatieformaat omdat één zijband niet gevuld is, en de helft van de elektrische SE gaat verloren. Behalve de elektrische SE, SSB-signalen hebben last van ruisvouwing vanwege de kwadratische detectie van de fotodiode. Bijgevolg, in plaats van SSB-signalen, het is zeer wenselijk om de directe detectie van dubbelzijbandsignalen met complexe waarden (DSB) met veldherstel te onderzoeken.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Licht:Wetenschap &Toepassing , ingenieurs van het Department of Electrical and Electronic Engineering en de University of Melbourne ontwikkelden een nieuw ontvangerschema voor het detecteren van complexe dubbelzijbandsignalen met veldherstel, carrier-assisted differential detection (CADD) genaamd. Vergeleken met conventionele single-sideband (SSB) modulatie, de elektrische SE wordt verdubbeld zonder de gevoeligheid van de ontvanger op te offeren. In aanvulling, er zijn geen precieze optische filters nodig voor de CADD-ontvanger, wat het potentieel aangeeft van het gebruik van goedkope ongekoelde lasers voor het CADD-ontvangerschema.

Het nieuwe schema maakt gebruik van een optische interferometer en een optische hybride van 90 graden in de ontvanger die in staat is om zowel infase- als kwadratuurcomponenten van het lineaire optische veld te detecteren. Verder, het niet-lineaire product van hogere orde wordt verzacht door een nieuw iteratief annuleringsalgoritme.

De ingenieurs vatten het operationele principe van hun ontvanger samen:"CADD heeft twee voordelen ten opzichte van conventionele carrier-less differentiële detectie (CDD) voor veldherstel:(i) CADD verdubbelt de elektrische SE vergeleken met CDD, aangezien CADD het lineaire signaal herstelt, terwijl CDD de 2e-orde signaal-naar-signaal-beating-term moet herstellen, en (ii) CADD is ongevoelig voor chromatische dispersie, terwijl CDD dat niet is. Dit komt omdat zonder drager, het veld van CDD kan nul bereiken, wat differentiële detectie onmogelijk maakt voor grote chromatische dispersie.

"Het voordeel van CADD ten opzichte van de Kramers-Kronig (KK) -ontvanger bij directe detectie is analoog aan dat van homodyne ten opzichte van heterodyne-ontvangers bij coherente detectie, hoewel CADD een groter aantal componenten vereist, het vermindert de opto-elektronische bandbreedte met de helft. Door fotonische integratie toe te passen, hetzij in het InP- of siliciumfotonica (SiP) platform, het grote aantal componenten in CADD zal veel worden verminderd, terwijl de verminderde bandbreedte van CADD de totale implementatiekosten aanzienlijk zal verlagen. In vergelijking met coherente homodyne-ontvangers, CADD vereist geen zeer stabiele lasers met lage lijnbreedte, wat leidt tot een compactere en kosteneffectievere oplossing die geschikt is voor toepassingen met een kort bereik, zoals intra-data-interconnecties en ultrasnelle draadloze fronthaul-netwerken."

"De ontvangerarchitectuur opent een nieuwe klasse van directe detectieschema's die schaalbaar zijn tot een hoge baudrate en geschikt zijn voor fotonische integratie. Het zou erg handig zijn voor toepassingen met een kort bereik, zoals intra-data-interconnects en ultrasnelle draadloze fronthaul-netwerken , ’ concluderen de ingenieurs.