相干（Coherent Optical Module）

利用相干检测技术实现高灵敏度、低损耗长距离光传输的光模块，是电信和数据中心互联的核心技术。

相干 vs 非相干（直接检测）

特性	相干光模块	非相干光模块（直接检测）
检测方式	相干检测+本振光源	直接检测光功率
灵敏度	-30dBm（极高）	-20dBm
传输距离	80km+（可达上千公里）	≤10km（DR/LR）
调制格式	QPSK/16QAM/64QAM	NRZ/PAM4
DSP需求	必需（复杂算法）	可选
典型应用	电信骨干/数据中心互联	数据中心内部
功耗	较高（~15-25W）	较低（~3-7W）

相干光模块的构成

相干光模块结构：
┌─────────────────────────────────────┐
│  光发射部分                          │
│    ├── 激光器（本振光源）             │  ← 超窄线宽激光器（<100kHz）
│    ├── IQ调制器（I/Q Modulator）      │  ← 硅光/林曼调制器
│    └── DSP（编码/均衡）             │  ← 复杂算法处理
├─────────────────────────────────────┤
│  光接收部分                          │
│    ├── 90°混频器（Hybrid）           │
│    ├── 平衡探测器（Balance Detector）│
│    └── DSP（时钟恢复/解调）          │
└─────────────────────────────────────┘

调制格式演进：
  QPSK（2bit/symbol）→ 16QAM（4bit/symbol）→ 64QAM（6bit/symbol）

相干光模块典型规格

型号	速率	调制格式	传输距离	典型功耗
100G CFP2-ACO	100G	QPSK	1000km+	~15W
200G QSPF-DD-相干	200G	16QAM	400km+	~18W
400G QSFP-DD-相干	400G	16QAM/64QAM	200km+	~22W
800G ZR/ZR+	800G	16QAM/64QAM	120km+	~25W

核心关系

相干光模块 → 用于长距/超长距传输

[光芯片](/wiki/optical-chip/) → 相干光源（超窄线宽激光器）← 关键器件
相干 → [DSP](/wiki/dsp/)（必需，DSP实现相干检测算法）
相干 → [硅光技术](/wiki/silicon-photonics-tech/)（硅光IQ调制器是核心技术）

相干光模块 vs AI数据中心：
  ├── AI数据中心内部：非相干（SR/DR/FR，≤10km）
  ├── AI集群间互联：相干（DR8/LR8，500m-10km）
  └── 电信骨干/跨数据中心：相干（2000km+）

AI网络场景：
  ├── 可插拔相干：ZR/ZR+（120km内）
  ├── AI数据中心互联：DR8/FR8（2km/10km单模）
  └── 400G/800G 相干：2025年后需求增长

相干光模块在AI网络中的定位

AI数据中心光互联分层：
┌────────────────────────────────────┐
│  电信骨干（跨城/跨国）              │
│    └── 400G/800G 相干（2000km+）   │
├────────────────────────────────────┤
│  DCI（数据中心互联，跨城）          │
│    └── 400G/800G 相干（<200km）    │
├────────────────────────────────────┤
│  DCI（数据中心互联，同城）          │
│    └── 400G 相干/增强型 DR（<10km）│
├────────────────────────────────────┤
│  AI集群内部（叶脊互联）            │
│    └── 非相干 SR8/DR8（≤2km）      │
└────────────────────────────────────┘

关键参数

• 超窄线宽激光器：<100kHz（相干检测必需）
• 调制格式：QPSK/16QAM/64QAM
• 符号率：60-90 GBaud（800G）
• DSP算力：>10TOPS（相干算法复杂度高）
• 灵敏度：-30dBm（相干检测优势）
• OSNR容限：<15dB（高灵敏度）