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研發(fā)背景

??信息社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)下，人類與機(jī)器產(chǎn)生的信息總量在未來(lái)15年內(nèi)仍將以每年50-60% 的速度指數(shù)增長(zhǎng)，未來(lái)光纖網(wǎng)絡(luò)能否提供快速增長(zhǎng)的海量信息傳輸所需的通信容量，是事關(guān)信息技術(shù)發(fā)展是否具有可持續(xù)性的根本性問(wèn)題。其面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何在不斷擴(kuò)展光信道帶寬和信噪比以提高信息傳輸容量的同時(shí)，不但實(shí)現(xiàn)單位容量能耗的降低，并且進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信道總能耗的降低，從而逆轉(zhuǎn)能耗隨信息量上升的總體趨勢(shì)。以光電子芯片與器件為代表的物理硬件技術(shù)，是解決上述關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)和卡脖子問(wèn)題的主要突破口。

??提升光纖傳輸?shù)姆?hào)速率(波特率)，可以大幅減少光纖通信發(fā)射端的芯片和器件的數(shù)量，是光纖通信網(wǎng)絡(luò)提速率、降能耗、控成本的重要手段。目前商用的相干光傳輸系統(tǒng)采用7nm工藝節(jié)點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片，配合符號(hào)速率96G波特和64QAM的調(diào)制碼型，可支持800Gbit/s數(shù)據(jù)傳輸速率。下一代的傳輸系統(tǒng)采用5nm DSP、配合符號(hào)速率130G波特、QPSK調(diào)制碼型，可支持400Gbit/s數(shù)據(jù)速率1500公里的長(zhǎng)距離傳輸。下一步能否實(shí)現(xiàn)符號(hào)速率超過(guò)200G波特的相干光通信系統(tǒng)，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。其關(guān)鍵在于光電子芯片和微電子芯片能否突破當(dāng)前的性能瓶頸，而具有100GHz以上的超大電光帶寬和

圖1 鈮奧光電和中山大學(xué)研制的鈮酸鋰薄膜IQ調(diào)制器

      聯(lián)合團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用采樣率高達(dá)260Gsa/s、帶寬超過(guò)75GHz的是德科技M8199B樣機(jī)這一目前最高性能的任意波形發(fā)生器(AWG)，實(shí)現(xiàn)了破紀(jì)錄的260G超高波特率DP-QPSK調(diào)制(如圖2所示)，并演示了100km單模光纖傳輸。還進(jìn)一步利用185G波特PCS-64QAM高階調(diào)制格式，實(shí)現(xiàn)了1.84 Tb/s可達(dá)信息比率(AIR)(如圖3所示)。鈮酸鋰薄膜調(diào)制器的大帶寬、低驅(qū)動(dòng)電壓等優(yōu)異性能，使得傳輸實(shí)驗(yàn)中無(wú)需采用非線性DSP算法和復(fù)雜算法的MLSE均衡器，從而以更低的DSP復(fù)雜度和功耗再一次創(chuàng)造了相干光傳輸?shù)挠涗洝?/p>

圖2 該工作演示了目前最高的光纖通信波特率

圖 3 (a)180 Gbaud以上的高階調(diào)制光信號(hào);(b)高達(dá)260 Gbaud QPSK調(diào)制。

??總結(jié)與展望

       鈮奧光電和中山大學(xué)研制的超低驅(qū)動(dòng)電壓、超大電光帶寬的鈮酸鋰薄膜雙偏振相干調(diào)制器與低復(fù)雜度DSP相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了260 Gbuad的超高波特率和1.94Tb/s信息率的100千米傳輸，將對(duì)單載波2 Tbit/s以上超高數(shù)據(jù)傳輸速率在短—中距互聯(lián)中的應(yīng)用起到有力推動(dòng)作用。