I data center iperscala sono sorti rapidamente in tutto il mondo. Ciò genera un'enorme domanda di alta capacità, collegamenti di comunicazione ottica convenienti che li interconnettono. Gli ingegneri dell'Università di Melbourne hanno inventato un innovativo schema di ricezione del segnale su misura per le applicazioni dei data center in cui i segnali a doppia banda laterale di valore complesso possono essere recuperati tramite rilevamento diretto. L'architettura del ricevitore apre una nuova classe di schemi di rilevamento diretto che sono adatti per l'integrazione fotonica analoga ai ricevitori omodina nel rilevamento coerente.

Ultimo decennio, sono stati studiati vari schemi di recupero di campo con rilevamento diretto nelle comunicazioni ottiche a breve raggio. Poiché il rilevamento diretto fornisce generalmente solo informazioni sull'intensità, fino ad ora, i segnali sono stati principalmente limitati al formato di modulazione a banda laterale singola (SSB) in vari schemi di rilevamento della sola intensità proposti. Per tali schemi di rilevamento, segnale-segnale che batte l'interferenza (SSBI) è la limitazione dominante. Inoltre, rispetto all'efficienza spettrale ottica (SE), un elevato SE elettrico è un fattore più determinante per le applicazioni a corto raggio. L'SE elettrico è intrinsecamente limitato per il formato di modulazione SSB perché una banda laterale è vuota, e metà della SE elettrica è persa. Oltre alla SE elettrica, I segnali SSB soffrono di ripiegamento del rumore a causa del rilevamento a legge quadrata del fotodiodo. Di conseguenza, piuttosto che segnali SSB, è altamente desiderabile studiare il rilevamento diretto di segnali a doppia banda laterale (DSB) a valori complessi con recupero di campo.

In un nuovo articolo pubblicato su Luce:scienza e applicazione , gli ingegneri del Dipartimento di ingegneria elettrica ed elettronica e dell'Università di Melbourne hanno sviluppato un nuovo schema di ricezione per rilevare segnali a doppia banda laterale di valore complesso con recupero di campo chiamato rilevamento differenziale assistito da portante (CADD). Rispetto alla modulazione convenzionale a banda laterale singola (SSB), l'SE elettrico è raddoppiato senza sacrificare la sensibilità del ricevitore. Inoltre, non sono necessari filtri ottici precisi per il ricevitore CADD, indicando il potenziale dell'utilizzo di laser non raffreddati a basso costo per lo schema del ricevitore CADD.

Il nuovo schema adotta un interferometro ottico e un ibrido ottico a 90 gradi nel ricevitore in grado di rilevare componenti sia in fase che in quadratura del campo ottico lineare. Per di più, il prodotto non lineare di ordine superiore è mitigato da un nuovo algoritmo di cancellazione iterativo.

Gli ingegneri riassumono il principio operativo del loro ricevitore:"CADD possiede due vantaggi rispetto al rilevamento differenziale carrier-less (CDD) convenzionale per il recupero del campo:(i) CADD raddoppia l'SE elettrico rispetto al CDD, poiché CADD recupera il segnale lineare mentre CDD deve recuperare il termine di battitura segnale-segnale di secondo ordine, e (ii) CADD è insensibile alla dispersione cromatica, mentre CDD non lo è. Questo perché senza un corriere, il campo di CDD può raggiungere lo zero, che rende impossibile il rilevamento differenziale per una grande dispersione cromatica.

"Il vantaggio del CADD rispetto al ricevitore Kramers-Kronig (KK) nel rilevamento diretto è analogo a quello dei ricevitori omodina su eterodina nel rilevamento coerente, sebbene CADD richieda un numero maggiore di componenti, riduce della metà la larghezza di banda optoelettronica. Adottando l'integrazione fotonica, sia nella piattaforma InP che in silicio fotonica (SiP), il grande numero di componenti in CADD sarà molto mitigato, mentre la larghezza di banda ridotta di CADD ridurrà notevolmente il costo di implementazione complessivo. Rispetto ai ricevitori omodini coerenti, CADD non richiede laser altamente stabili e a bassa larghezza di riga, portando a una soluzione più compatta ed economica adatta per applicazioni a breve raggio come interconnessioni intra-dati e reti wireless fronthaul ultraveloci."

"L'architettura del ricevitore apre una nuova classe di schemi di rilevamento diretto che sono scalabili ad alta velocità di trasmissione e adatti per l'integrazione fotonica. Sarebbe molto utile per applicazioni a corto raggio come interconnessioni intra-dati e reti wireless fronthaul ultraveloci , " concludono gli ingegneri.