Les centres de données à grande échelle ont rapidement vu le jour à travers le monde. Cela génère une énorme demande de haute capacité, des liaisons de communication optiques économiques qui les interconnectent. Les ingénieurs de l'Université de Melbourne ont inventé un système de réception de signal innovant conçu pour les applications de centre de données où les signaux à double bande latérale à valeur complexe peuvent être récupérés via une détection directe. L'architecture du récepteur ouvre une nouvelle classe de schémas de détection directe adaptés à une intégration photonique analogue aux récepteurs homodynes en détection cohérente.

La dernière décennie, divers schémas de récupération de champ avec détection directe ont été étudiés dans des communications optiques à courte portée. Étant donné que la détection directe ne fournit généralement que des informations sur l'intensité, jusqu'à maintenant, les signaux ont été principalement limités au format de modulation à bande latérale unique (SSB) dans divers schémas de détection d'intensité uniquement proposés. Pour de tels schémas de détection, L'interférence signal-signal (SSBI) est la limitation dominante. En outre, par rapport à l'efficacité spectrale optique (SE), un SE électrique élevé est un facteur plus déterminant pour les applications à courte portée. Le SE électrique est intrinsèquement limité pour le format de modulation SSB car une bande latérale n'est pas remplie, et la moitié de la SE électrique est perdue. En dehors du SE électrique, Les signaux SSB souffrent d'un repliement du bruit dû à la détection de la loi carrée de la photodiode. Par conséquent, plutôt que des signaux SSB, il est hautement souhaitable d'étudier la détection directe de signaux à double bande latérale (DSB) à valeur complexe avec récupération de champ.

Dans un nouvel article publié dans Lumière :Science et application , des ingénieurs du Département de génie électrique et électronique et de l'Université de Melbourne ont développé un nouveau schéma de récepteur pour détecter des signaux à double bande latérale à valeur complexe avec récupération de champ appelé détection différentielle assistée par porteuse (CADD). Par rapport à la modulation conventionnelle à bande latérale unique (SSB), le SE électrique est doublé sans sacrifier la sensibilité du récepteur. En outre, aucun filtre optique précis n'est nécessaire pour le récepteur CADD, indiquant le potentiel d'utilisation de lasers non refroidis à faible coût pour le système de récepteur CADD.

Le nouveau schéma adopte un interféromètre optique et un hybride optique à 90 degrés dans le récepteur qui est capable de détecter à la fois les composantes en phase et en quadrature du champ optique linéaire. Par ailleurs, le produit non linéaire d'ordre supérieur est atténué par un nouvel algorithme d'annulation itératif.

Les ingénieurs résument le principe de fonctionnement de leur récepteur :« CADD possède deux avantages par rapport à la détection différentielle sans porteuse (CDD) conventionnelle pour la récupération de champ :(i) CADD double la SE électrique par rapport au CDD, comme CADD récupère le signal linéaire tandis que CDD a besoin de récupérer le terme de battement signal à signal de 2ème ordre, et (ii) CADD est insensible à la dispersion chromatique, alors que CDD ne l'est pas. C'est parce que sans transporteur, le champ de CDD peut atteindre zéro, ce qui rend la détection différentielle impossible pour une grande dispersion chromatique.

« L'avantage du CADD par rapport au récepteur Kramers-Kronig (KK) en détection directe est analogue à celui des récepteurs homodynes par rapport aux récepteurs hétérodynes en détection cohérente, bien que CADD nécessite un plus grand nombre de composants, il réduit de moitié la bande passante optoélectronique. En adoptant l'intégration photonique, soit dans la plateforme InP ou photonique sur silicium (SiP), le grand nombre de composants dans CADD sera très atténué, tandis que la bande passante réduite de CADD réduira considérablement le coût global de mise en œuvre. Par rapport aux récepteurs homodynes cohérents, CADD ne nécessite pas de lasers très stables et à faible largeur de raie, conduisant à une solution plus compacte et plus économique adaptée aux applications à courte portée telles que les interconnexions intra-données et les réseaux fronthaul sans fil ultra-haut débit. »

« L'architecture du récepteur ouvre une nouvelle classe de schémas de détection directe qui sont évolutifs jusqu'à un débit en bauds élevé et adaptés à l'intégration photonique. Il serait très utile pour les applications à courte portée telles que les interconnexions intra-données et les réseaux fronthaul sans fil ultra-rapides , " concluent les ingénieurs.