我們知道，光通信系統由于具有較大的帶寬并支持遠距離傳輸，因此應用非常廣泛。其帶寬可以通過速率與距離乘積或BL積來量化，BL是量化光纖鏈路質量和不同技術代能力的最合適指標。

如下圖所示是不同時期光纖通信技術下的BL曲線圖：

第 I 代光通信系統使用AlGaAs發光二極管（LED）和0.8μm激光器，在漸變折射率多模光纖（MMF）中工作。受模態色散的限制，這些系統的BL值達到了數百Mb/s?km。

上個世紀80年代初單模光纖(SMF)的發展克服了模態色散問題，開創了第 II 代光纖通信系統。此外，新的InGaAsP光源的開發使工作狀態轉向所謂的長波長，在接近1.3μm的窗口中，光纖衰減較低。80年代中期的第 III 代光纖通信系統將工作波長的窗口從1.3μm 移至1.5μm，從而進一步降低了光纖通道的衰減。第 III 代系統的傳輸模型為發射器和接收器通過單根光纖傳輸的單個光信號互連。如下圖所示。

從上面的BL曲線中可以看出，光通信在第IV代實現了一個質的飛躍，即WDM，C+L，Raman等技術的出現，即通過在光纖中使用頻分復用的方式（WDM技術），通過MUX（多路復用器)將工作在不同波長的多個收發器的輸出光學多路復用到一根光纖中，然后在接收端，使用Demux（解復用器）將多路波長信號解復用。真正開啟了低成本數據傳輸的新時代。

不過，在這個階段，為了實現更遠距離的傳輸，通常會在合適的位置放置電中繼站（RGE），從而當光纖衰減信號時，信號可以在電子域中周期性地再生，以便能夠恢復傳輸的比特。

但這種方案比較費錢，每個波長都需要配置對應的中繼單板，想一想，如果是80波，那每個中繼站就需要80塊中繼單板，假如10個中繼站呢，成本是非常可怕的。為此，光放大器出現了，得益于摻鉺光纖放大器EDFA的發明，它可以使得設備能夠放大光域中的所有波長，單方向只需要一塊EDFA放大器而無需任何光電光轉換，從而大大降低成本。

后面技術持續革新，前向糾錯FEC技術、C+L 波段傳輸以及混合EDFA/Ramam拉曼放大。再往后就是我們當前的數字相干傳輸系統，即具有相干檢測和數字信號處理功能的數字光通信系統。

其實相干檢測可以追溯到上個世紀80年代，當時就被用于提高光譜效率和靈敏度。實際上，構成當前相干光學系統基礎的大多數技術在老早已經存在了。

另外當10Gb/s 轉發器商用部署時，40Gb/s系統是下一代速率的一個趨勢，但是，由于偏振模色散 （PMD） 和殘余色散 （CD）的影響，要在原有10Gb/s系統上繼續跑40Gb/s是有較大困難的，。

備注：如果比特速率增加4倍，則隨著信號帶寬的增加，脈沖擴展也會增加4倍。由于脈沖持續時間也減小了4倍，因此對CD的容差就減小了16 倍，與符號速率的平方成反比。同時，PMD的容限也與比特率的增加成反比，就更難接受了，因為相比10Gb/s，40Gb/s的色散補償要求更高更難。

當然，后來CD/PMD這些影響通過相干系統中的接收機，經過數字信號處理（DSP）算法處理以及自適應數字濾波器進行補償，也就不需要DCM等模塊了。不僅減少了插損，也提高了對非線性效應的容忍度。

下面簡單看一下相干接收機的結構，典型的數字相干系統的光接收機由兩個主要子系統組成：

其中：

第1個子系統用灰色表示，是其接收器前端，主要由光前端、跨阻放大器（TIA）和模數轉換器（ADC）組成。

第2個子系統用藍色表示，由一系列數字信號處理（DSP）算法組成。第1個DSP模塊是糾偏模塊（Deskew），負責補償4個接收組件對齊過程中可能出現的時間不匹配。下一個模塊是正交化模塊(orthogonalization)，它補償接收器前端與時間錯位無關的失配，例如輕微不平衡的光電探測器或功率分配器。然后，就是2個靜態濾光片執行色散補償（CD）。接著還有時鐘恢復模塊、自適應均衡器、頻率恢復/相位恢復等。

各個模塊的具體功能就不在此詳細討論了。