什么是直接检测？

在通信领域，直接检测（DD）系统是一种非常实用的技术。它通过检测调制后的光功率（通常也称为光场强度或光强）来实现信息传输。

传统的DD系统中，接收端主要由一个光电二极管（PD）组成，而发射端则负责对光功率进行调制。这种系统也因此被称为强度调制直接检测（IM-DD）系统。

下图展示了一个典型的IM-DD收发器架构。

发射端使用激光作为光源，光信号可以在激光内部直接调制，也可以通过外部调制器来实现调制。接收端则包括一个光电二极管、一个时钟恢复模块和一个符号判决模块，整个电子电路通常被称为时钟和数据恢复单元。

与复杂的相干系统相比，DD系统的电子和光学部分要简单得多。相干系统在发射端需要使用数模转换器（DAC）和双极化I/Q调制器，在接收端则需要光学混频器、四对平衡光电探测器以及四个模数转换器（ADC），而DD系统则避免了这些复杂的组件。

在通信技术发展的早期，当每个收发器接口的速率需求仅为10 Gb/s和40 Gb/s时，DD系统因其简单高效而被广泛应用于各种光纤通信场景，从短距离城域网连接到核心网络中的长距离链路。然而，随着通信需求的不断提升，核心网络逐渐转向了相干系统。这是因为相干系统在接收灵敏度和频谱效率方面更具优势，更适合于100 Gb/s及以上速率的长距离传输。于是，DD系统的应用范围逐渐聚焦于对成本更为敏感的短距离场景，例如城域传输、数据中心内部及之间的互连以及无源光网络。如今，DD系统的典型传输距离一般在几米到100公里之间。

在这个专题的后续文章，我们将深入探讨传统DD系统的工作原理和局限性，欢迎大家关注我们。同时，我们还会介绍一些先进的DD系统，这些系统通过采用新型的发射端和接收端设计，能够实现短距离应用中的超高接口速率。最后，我们将分享我们对短距离传输系统未来发展的看法。