Nvidia：采用 2D GC 与偏振追踪的 BiDi 对称方案

我们之前在”Nvidia：带偏振追踪器的 CPO 外置光源耦合方案“里已经讲过，英伟达是怎么解决 CPO 外置光源带来的偏振不稳定问题的。

今天我们接着看看英伟达在 BiDi 双向传输架构上，是怎么做到波长无关、而且两端硬件完全对称的。

传统的双向传输方案里，可以用环形器结构。这种方式可以做到两端硬件一致，但封装难度大，器件成本也很高。

也可以使用 MUX/DeMUX 的合分波器，但必须使用不同波长来区分上下行。导致模块必须成对使用，不能随便插拔替换，同时你还得备两套料号吧。

我们知道，单模光纤中本身就存在 TE 和 TM 两种偏振态。既然如此，我们完全可以直接用偏振态来区分上下行信道，这样也不会额外占用其他资源。

在实际传输过程中，光纤会受到结构缺陷、弯曲、机械应力以及温度变化等影响，导致偏振态发生变化，产生差分群延迟。

不管是 CPO 系统里的 ELSFP 激光器，还是接收端的硅光器件，对光的偏振态都非常敏感。也就是说，BiDi 系统本身就必须处理双偏振相关问题。

这里需要说明一点哈，硅光芯片的发射端，包括激光器、调制器和收发机，在设计上只工作在 TE 偏振模式，原因之一是硅光波导中 TM 偏振光的损耗较大。

因此需要使用 2D 光栅耦合器（2D GC），将硅光输出的两个 TE 模分别耦合到光纤的 S 和 P 两个正交偏振态中。

同时，2D 光栅耦合器也可以把光纤中的 S/P 偏振信号解耦，还原成两个 TE 模信号。

TE、TM、S 光、P 光、O 光、E 光这些说法，只是不同场景下对偏振态的不同表述，物理含义是一致的。

就像前面说到的，光在光纤中传输一段距离后，偏振态会出现随机扰动，因此在接收端需要使用偏振追踪器来补偿这种扰动，避免信号之间产生串扰。

如果想省成本，可以先用单边偏振追踪的基础方案。

但两端硬件结构不对称，模块不能互换；而且反向传输的一侧没有追踪器进行补偿，会引入较大的偏振相关损耗。

为此，英伟达采用了两端完全对称的结构，收发两侧都配置 TX/RX、偏振追踪器和 2D 光栅耦合器。

工作时，当 A 端发送、B 端接收，B 端的偏振追踪器工作，A 端的追踪器处于直通状态；当 B 端发送、A 端接收时，A 端的偏振追踪器工作，B 端的追踪器闲置。

这样一来，两端硬件完全一致，模块可以直接互换，不需要区分 A 端和 B 端。

小结一下：英伟达这套方案，就是用偏振态区分上下行，实现硬件对称、不挑波长、双向交叉传输，两端模块能直接互换，把传统波长 BiDi 必须配对的问题彻底解决了