1 月 28 日消息，據(jù)光谷實(shí)驗(yàn)室今日消息，華中科技大學(xué)和光谷實(shí)驗(yàn)室譚旻研究團(tuán)隊(duì)在光通信領(lǐng)域頂級(jí)期刊 《Journal of Lightwave Technology》發(fā)表研究論文。

該研究針對(duì)大規(guī)模光電融合系統(tǒng)面臨的可擴(kuò)展性難題，提出了一種新型的非相似時(shí)分復(fù)用（Dissimilar Time-Division Multiplexing, DTDM）控制架構(gòu)，并基于 IHP 250nm BiCMOS 工藝成功研制出我國(guó)首款單片集成光電融合偏振、偏壓協(xié)同控制芯片。

研究團(tuán)隊(duì)提出了一種通用的非相似時(shí)分復(fù)用（DTDM）控制架構(gòu)，并基于 IHP 250nm BiCMOS 光電單片集成平臺(tái)完成了流片驗(yàn)證。

該架構(gòu)的創(chuàng)新之處在于構(gòu)建了統(tǒng)一的誤差域映射機(jī)制，將 MZM 偏置電壓與偏振態(tài)功率等不同物理維度的反饋信號(hào)歸一化，從而使得單一電子控制器能夠分時(shí)復(fù)用高精度的傳感前端、極值鎖定邏輯及驅(qū)動(dòng)電路。芯片在毫秒級(jí)的時(shí)間片內(nèi)，自適應(yīng)地在偏壓控制與偏振控制任務(wù)間切換，首次實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)光器件的單片協(xié)同調(diào)控。

▲ 光電融合全集成偏振、偏壓協(xié)同控制芯片

得益于架構(gòu)層面的創(chuàng)新，該芯片在極簡(jiǎn)的硬件資源下實(shí)現(xiàn)了高性能的閉環(huán)控制，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如下：

資源效率顯著提升：相比于傳統(tǒng)的并行控制方案，DTDM 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 44.4% 的芯片面積節(jié)省和 23% 的功耗降低，核心控制電路面積僅為 0.255 mm2，總功耗低至 2.988 mW。

高精度偏壓 / 偏振雙重鎖定：在偏壓控制模式下，實(shí)現(xiàn)了 0.7 rad 的線性控制范圍與 5 Hz 的跟蹤帶寬，有效抑制了熱串?dāng)_；在偏振控制模式下，實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 34 dB 的消光比（ER），偏振態(tài)跟蹤分辨率優(yōu)于 0.01 rad/s。

高速鏈路傳輸能力：實(shí)測(cè)結(jié)果表明，在開(kāi)啟協(xié)同控制后，系統(tǒng)支持 100 Gbps NRZ 信號(hào)的單模傳輸；即使在偏壓與偏振雙閉環(huán)同時(shí)工作的復(fù)雜場(chǎng)景下，依然實(shí)現(xiàn)了 56 Gbps NRZ 的穩(wěn)定無(wú)誤碼傳輸，眼圖清晰張開(kāi)。

光谷實(shí)驗(yàn)室表示，該工作不僅研制了國(guó)內(nèi)首款光電融合全集成偏振、偏壓協(xié)同控制芯片，更為未來(lái)超大規(guī)模、異構(gòu)光電集成系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)提供了一條極具擴(kuò)展性的通用架構(gòu)路徑。

華中科技大學(xué)集成電路學(xué)院博士生陳驥旻、汪宇航為論文共同第一作者，華中科技大學(xué)和光谷實(shí)驗(yàn)室雙聘研究員譚旻為通訊作者。該成果獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2024YFB2807601）和光谷實(shí)驗(yàn)室概念驗(yàn)證項(xiàng)目（OVL2025YZ003）的支持。