5/08/2025，光纖在線訊，盡管本屆OFC上并沒有看到太多3.2Tbps光模塊的展示，但是1.6Tbps光模塊的展示已經很多。圍繞800Gbps以上速率光模塊的技術選擇，相干，IM-DD之間，或者要不要DSP的爭論是多場技術討論環(huán)節(jié)的主題。SC203短課程，“400,800Gbps and beyond optical communications systems: Design and Design Trade-offs”，授課人是NEC Labs的Ezra Ip和蘇州奇點光子的謝崇進博士。這篇文章試圖結合SC203的講義聊聊OFC上這個熱點話題。

我們先從接近香濃極限的辦法說起。辦法一是星座整形技術，對QAM信號星座點的分布重新設計，達到提高信道容量的目的。保持星座點位置不變，改變部分星座點出現的概率，使其非均勻分布，稱之為概率整形（PS）。或使部分星座點間距不等，而保持星座點出現的概率不變，這種稱為幾何整形（GS）。雖然實現手段不同，但本質上這兩種整形方法都是讓發(fā)送信號的幅度去逼近高斯分布，實現頻譜效率，傳輸距離，傳輸性能方面的提升。辦法二是前向誤碼糾錯FEC，包括硬判決FEC和軟判決FEC，其根本都是逼近實現香濃極限所需要的無限長編碼。相比軟判決FEC,硬判決FEC解碼簡單，無需ADC，但是性能不夠好。

在高速光通信系統中還有一個必須考慮的問題就是非線性。SC203課程提到了幾種非線性的模型，高斯噪聲GN， 增強的GN(EGN)等。這些模型越復雜，準確性也越高，需要在復雜性和準確性之間進行均衡。

總的來說，高速光通信系統的傳輸速率是由星座設計，波特率，編碼速率，單載波還是多載波，整形因子等綜合影響的。每種辦法都有好有壞。以擴大星座點數為例，好的一面是降低對DSP的需求，不好的則是所需的SNR隨頻譜效率指數上升。再看提高波特率，好處是減少光器件的需求，缺點則是受到光器件自身帶寬的限制。至于提高載波數，好處很直接，壞處則是會讓器件數量大幅度上升，這方面多芯光纖的引入可能無法避免。

   AI做圖
算法之外，器件本身的性能還是根本。如今最高水平的器件帶寬是I/Q調制器大于50GHz（華為的PDP環(huán)節(jié)發(fā)布了110GHz帶寬，540Gbps的EML），驅動放大器70GHz，DAC 50GHz，平衡PD 100GHz，ADC 60GHz。光電器件帶寬和ADC/DAC器件帶寬的差距帶來各種時域和頻域的復用技術。當前最前沿的單通道傳輸能力達到了2Tbps，其背后是星座，波特率，FEC等的綜合考慮。

今年的OFC上，輕相干Coherence-Lite的概念很流行。SC203給出的定義是：使用大星座降低每比特DSP，發(fā)送端DSP使用更短的濾波器進行頻譜整形或者失真補償，CD補償使用更少的抽頭，采用低開銷非重復的HD-FEC編碼，降低解碼復雜性?；蛟S這個概念的提出對初創(chuàng)的DSP企業(yè)更有吸引力。今年以來，我們已經聽到多家國產DSP公司的進展情況。明后年，也許這個領域有新一輪的競爭。

當前光模塊最大市場還是數據中心（AI集群）內部，傳輸距離在2公里以內。這部分雖然能被輕相干覬覦一部分市場，但主力還會是IM-DD的方式。在PAM4之外，PAM8, SSB(Single side band),DMT(discrete multi-tone)還有Kramer-Kronigs Receiver 都是新的調制方式。

相比于之前的光通信系統，高速光通信系統的實現引入了太多新技術。未來圍繞這些領域的競爭勢必對光通信業(yè)者提出更高的要求，我們還得努力啊。