频谱与功率高效的光通信系统

全球范围内、特别是数据中心短距链路中不断增长的流量需求，将要求光通信系统以加速的步伐持续扩展。然而，能耗约束开始限制光系统在实际中可传输的比特率，无论是在数据中心的最短距离还是在超长海底链路的最长距离。数据中心的短距链路面临功耗、尺寸和成本的严格约束，这将需要低功耗解决方案，其可扩展至每波长超过 100 Gbit/s 的比特率，同时承受因更长光纤链路、更多波长复用以及可能的光交换所带来的损耗增加。在最长距离上，长于约 5,000 km 的海底光缆面临来自岸端功率馈电限制的能耗约束，这限制了可供海底光放大器的电功率，最终限制了每根光纤的光功率和吞吐量。本论文提出了缓解这些限制的策略。对于数据中心的短距链路，我们提出了完全避免高速模数转换器和数字信号处理器的低功耗相干接收机架构。对于长距离海底链路，我们展示了在放大器功率约束下优化信道功率分配如何使每根光纤的信息论容量最大化。