We propose a frequency modulation (FM) non-coherent detection (NCD) scheme, attempting to suppress the mode partition noise (MPN) in fiber-optic communication systems with the Fabry-Perot (FP) semiconductor laser as the light source. The system comprises a FM transmitter with a directly modulated FP laser and a semiconductor optical amplifier, standard single mode fiber, and a NCD receiver with an optical slope filter as the FM to intensity modulation (IM) signal convertor placed in front of a conventional photodetector. In this configuration, the MPN is converted into a random frequency deviation by the transmitter and is reduced by the slope filter after fiber transmission. The FM signal is therefore less noisy after being converted back into the IM signal. With optimized parameter selections, our simulation result shows that the FM-NCD system allows a direct transmission span of 40 km for the 10 Gbps signal at 1577 nm, and 120 km for the 25 Gbps signal at 1310 nm, respectively, as opposed to a span of only 3 km and 10 km achievable by a conventional FP laser driven IM direct detection (DD) system for the corresponding signals at the corresponding wavelengths. Remarkably, our simulation result also shows that the performance of the FM-NCD system even surpasses that of a directly modulated distributed feedback laser driven IM-DD system, in which the maximum span is around 15 km and 60 km for 10 Gbps and 25 Gbps signals at 1577 nm and 1310 nm, respectively.

中文翻译：

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调频非相干检测抑制FP激光器模式分割噪声

我们提出了一种频率调制 (FM) 非相干检测 (NCD) 方案，试图抑制以法布里-珀罗 (FP) 半导体激光器为光源的光纤通信系统中的模式分割噪声 (MPN)。该系统包括一个带有直接调制 FP 激光器的 FM 发射器和一个半导体光放大器、标准单模光纤，以及一个带有光学斜率滤波器的 NCD 接收器作为 FM 到强度调制 (IM) 信号转换器，放置在传统的光电探测器前面. 在这种配置中，MPN 由发射器转换为随机频偏，并在光纤传输后由斜率滤波器减小。因此，FM 信号在转换回 IM 信号后噪声较小。通过优化的参数选择，我们的仿真结果表明，FM-NCD 系统允许 1577 nm 的 10 Gbps 信号的直接传输跨距分别为 40 公里，1310 纳米的 25 Gbps 信号的直接传输跨距分别为 120 公里，而跨距仅为 3 公里对于相应波长的相应信号，传统 FP 激光驱动的 IM 直接检测 (DD) 系统可实现 10 公里。值得注意的是，我们的仿真结果还表明，FM-NCD 系统的性能甚至超过了直接调制分布式反馈激光驱动的 IM-DD 系统，其中最大跨度约为 15 公里，10 Gbps 和 25 Gbps 的最大跨距为 60 公里。信号分别在 1577 nm 和 1310 nm。相比之下，传统 FP 激光驱动的 IM 直接检测 (DD) 系统对于相应波长的相应信号只能实现 3 公里和 10 公里的跨度。值得注意的是，我们的仿真结果还表明，FM-NCD 系统的性能甚至超过了直接调制分布式反馈激光驱动的 IM-DD 系统，其中最大跨度约为 15 公里，10 Gbps 和 25 Gbps 的最大跨距为 60 公里。信号分别在 1577 nm 和 1310 nm。相比之下，传统 FP 激光驱动的 IM 直接检测 (DD) 系统对于相应波长的相应信号只能实现 3 公里和 10 公里的跨度。值得注意的是，我们的仿真结果还表明，FM-NCD 系统的性能甚至超过了直接调制分布式反馈激光驱动的 IM-DD 系统，其中最大跨度约为 15 公里，10 Gbps 和 25 Gbps 的最大跨距为 60 公里。信号分别在 1577 nm 和 1310 nm。