5G 时代云数据中心光通信技术解析
1. 400G - ZR 型数字相干接收机原理
在光通信系统中，400G - ZR 型数字相干接收机有着独特的工作流程。首先，平衡光电探测器（BPDs）输出电流信号，四个跨阻放大器（TIAs）将这些电流信号转换为电压信号，随后由四个模数转换器（ADCs）进行采样。
这些采样后的信号会用于构建代表接收光信号两个正交偏振的两个复波形。接着，对每个偏振进行色散补偿（CD comp.），之后通过 2×2 多输入多输出均衡器进行偏振模色散（PMD）补偿和偏振解复用，以恢复光信号的 x 和 y 偏振分量。每个偏振分量再经过载波频率恢复和相位恢复，最后根据 C - FEC 设计进行 SD - 和 HD - FEC 解码，从而恢复有效载荷数据位。
借助 7 纳米互补金属氧化物半导体（CMOS）技术和光子集成的进步，400 - ZR 型相干光收发器能够适配 QSFP - DD 外形尺寸，总功耗小于 15 瓦。其关键组件的功耗大致如下：
|组件|功耗占比|
| ---- | ---- |
|DSP、FEC、DAC、ADC|约 50%|
|激光、电光（E/O）和光电（E/O）转换器、SerDes 及其他附件|约 50%|
2. 数据中心内部连接与 400Gb/秒可插拔光收发器
对于数据中心内部连接，传输距离通常小于 2 公里，属于 FR 类，采用简单的强度调制/直接检测（IM/DD）而非相干调制/检测。数据中心内部连接使用的可插拔光收发器经历了四代发展，各代特点如下表所示：
|代际|净比特率（Gb/s）|调制方式|波特率（GHz）|复用方案|典型外形尺寸|电通道|
