所属领域： A 电子信息技术
技术成果简介
同源相干架构本质是利用发端激光器分光产生同源远端本振，馈送至接收端与调制信号进行“同源的”相干探测。团队前期已对该架构开展了充分的可行性论证和系统最优设计，本项目进一步发挥同源相干光电融合信号处理优势，以光电融合集成芯片和低功耗实时相干算法两个关键点为抓手，摆脱相干信号处理对先进制程的高度依赖，体现为：（1）“光域开源”：开展高速硅基偏振控制芯片、偏振控制算法及其ASIC芯片与具备偏振控制功能的高速相干收发芯片的研究。在系统架构层面，通过研究偏振互易的自适应偏振追踪硅基光子集成芯片，在800Gbps双工同源相干系统中同时补偿远端本振光和反向传输信号光的600rad/s扰偏速率下的偏振不确定性，可豁免MIMO算法，实现了迄今为止最简化的相干DSP架构（“First real-time MIMO-free 800Gb/s DP-64QAM demonstration using bi-directional self-homodyne coherent transceivers” ECOC, 2021, PDP）；在芯片层面，采用了光电融合的研究思路，过高速低功耗的光场热调谐结构和先进的电学控制算法实现了最高速偏振控制芯片，跟踪速度超过100krad/s（APL Photonics, 9, 066116, 2024）。（2）“电域节流”：开展同源相干高波特率光信号损伤来源与机理、灵活速率数字多载波信号生成技术研究，以精确匹配信道特征，提升系统容量。同时，费马域信号处理等开发低复杂度调制解调及损伤补偿算法，研究低量化位宽和低采样率下信号的分辨率增强、时钟同步和新型变换域均衡技术，在性能无损的同时实现功耗与性能的整体最优。
技术成果前景
随着AI大模型的兴起，数据中心算力需求每5个月翻一番，服务器集群规模和算力资源配置呈现指数扩张。目前Infinera、Cisco、Marvell和Ciena等国外公司已经研发出基于7nm DSP芯片的800G可插拔光相干光模块，目前400G和超400G相干光模块的DSP芯片大都被Marvell（Inphi）、Nokia和Infinera等等少数国外公司所垄断。受制于美国技术封锁，国内芯片工艺被迫回退到14nm时代，高端相干光模块面临严峻的自主可控问题。本成果颠覆性地提出基于光电融合的同源相干集成芯片，打破了相干通信对先进ASIC制程的高度依赖，突破了国外高端DSP芯片对我国光通信产业的封锁，为逆全球化浪潮下光通信产业的自主可控、可持续发展提供了中国路线。
