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研發(fā)背景

??信息社會(huì )發(fā)展的大趨勢下，人類(lèi)與機器產(chǎn)生的信息總量在未來(lái)15年內仍將以每年50-60% 的速度指數增長(cháng)，未來(lái)光纖網(wǎng)絡(luò )能否提供快速增長(cháng)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)展是否具有可持續性的根本性問(wèn)題。其面臨的關(guān)鍵挑戰是如何在不斷擴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)現單位容量能耗的降低，并且進(jìn)一步實(shí)現信道總能耗的降低，從而逆轉能耗隨信息量上升的總體趨勢。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)挑戰和卡脖子問(wèn)題的主要突破口。

??提升光纖傳輸的符號速率(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采用7nm工藝節點(diǎn)的數字信號處理(DSP)芯片，配合符號速率96G波特和64QAM的調制碼型，可支持800Gbit/s數據傳輸速率。下一代的傳輸系統采用5nm DSP、配合符號速率130G波特、QPSK調制碼型，可支持400Gbit/s數據速率1500公里的長(cháng)距離傳輸。下一步能否實(shí)現符號速率超過(guò)200G波特的相干光通信系統，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調制器

      聯(lián)合團隊進(jìn)一步利用采樣率高達260Gsa/s、帶寬超過(guò)75GHz的是德科技M8199B樣機這一目前最高性能的任意波形發(fā)生器(AWG)，實(shí)現了破紀錄的260G超高波特率DP-QPSK調制(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高階調制格式，實(shí)現了1.84 Tb/s可達信息比率(AIR)(如圖3所示)。鈮酸鋰薄膜調制器的大帶寬、低驅動(dòng)電壓等優(yōu)異性能，使得傳輸實(shí)驗中無(wú)需采用非線(xiàn)性DSP算法和復雜算法的MLSE均衡器，從而以更低的DSP復雜度和功耗再一次創(chuàng )造了相干光傳輸的記錄。

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以上的高階調制光信號;(b)高達260 Gbaud QPSK調制。

??總結與展望

       鈮奧光電和中山大學(xué)研制的超低驅動(dòng)電壓、超大電光帶寬的鈮酸鋰薄膜雙偏振相干調制器與低復雜度DSP相結合，實(shí)現了260 Gbuad的超高波特率和1.94Tb/s信息率的100千米傳輸，將對單載波2 Tbit/s以上超高數據傳輸速率在短—中距互聯(lián)中的應用起到有力推動(dòng)作用。