隨著云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)、高清視頻等寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，下一代數(shù)據(jù)中心光互連亟需將單通道速率從當(dāng)前的100Gbps（1 Gbps="10⁹比特/秒）升級到200Gbps。純硅基材料的電光調(diào)制器由于具有成本低、尺寸小、CMOS工藝兼容性等優(yōu)點(diǎn)，故成為未來高速光互連非常有競爭力的解決方案。

日前，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院電子學(xué)系、區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張帆教授課題組在相關(guān)研究方向取得重要進(jìn)展。他們基于22GHz帶寬的硅基雙驅(qū)動行波調(diào)制器，成功演示了80Gbaud（1 Gbaud="10⁹波特）的六電平強(qiáng)度調(diào)制（PAM-6）信號產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)單通道200Gbps速率的硅基光調(diào)制芯片——這是目前純硅基光強(qiáng)度調(diào)制器所達(dá)到的最大速率。隨后，進(jìn)一步采用88Gbaud的四電平強(qiáng)度調(diào)制（PAM-4），產(chǎn)生176Gbps速率的信號，并完成1km短距離光互連——這是目前硅基調(diào)制芯片光互連的最高單通道數(shù)據(jù)速率。他們在發(fā)射端對信號進(jìn)行奈奎斯特整形，以降低對器件帶寬的需求；在接收端數(shù)字信號處理中引入數(shù)字后濾波器和最大似然序列檢測算法，抑制均衡增強(qiáng)的高頻帶內(nèi)噪聲，有效彌補(bǔ)了器件帶寬不足的限制。該研究表明與具有數(shù)字信號處理功能的專用集成電路（ASIC）芯片共同封裝的傳統(tǒng)硅光調(diào)制器對單通道200G數(shù)據(jù)中心光互連應(yīng)用具有巨大潛力。

基于硅基光調(diào)制芯片的超高速光互連

以上工作以《達(dá)到單通道200G的硅光調(diào)制光互連》（Up to single lane 200G optical interconnects with silicon photonics modulator）為題，在2019年3月3—7日美國圣地亞哥舉行的2019年國際光纖通信會議（Optical Fiber Communication Conference and Exhibition, OFC）上作為PDP（post-deadline paper，在截稿日期之后被接收的論文）論文發(fā)表；信息學(xué)院博士研究生朱逸蕭、楊帆、張磊等發(fā)揮了重要作用。據(jù)悉，該系列會議的PDP論文旨在發(fā)布光通信領(lǐng)域的最新技術(shù)進(jìn)展和紀(jì)錄性成果，代表著領(lǐng)域當(dāng)前最高技術(shù)水平。在四十多年的會議歷史上，共發(fā)表PDP論文千余篇，中國大陸研究機(jī)構(gòu)作為第一單位僅發(fā)表8篇。其他7篇均由多家國內(nèi)外單位合作完成。上述論文既是本屆大會21篇PDP論文中以中國大陸機(jī)構(gòu)作為第一單位的唯一一篇，更是自1975年會議創(chuàng)辦起中國大陸機(jī)構(gòu)作為唯一單位獨(dú)立完成的首篇OFC會議PDP論文。

相關(guān)研究工作受到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目支持。