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近日，中國移動研究院成功自主研制出首款新結(jié)構(gòu)硅基外腔混合集成光源芯片。
該芯片憑借34.2 Hz本征線寬(衡量信號頻率穩(wěn)定性的核心指標(biāo))，實現(xiàn)了相位噪聲比現(xiàn)有產(chǎn)品降低三個量級(本征線寬從數(shù)十kHz降低到數(shù)十Hz)的突破性進(jìn)展，為T比特級(每秒可傳送萬億比特數(shù)據(jù))下一代光傳輸激光器演進(jìn)提供了全新解決方案。
項目團隊歷經(jīng)三年攻關(guān)，全程主導(dǎo)從結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)仿真到版圖布局、流片封裝、原型驗證全流程研發(fā)，先后完成兩次晶圓迭代流片以及七次原型封裝驗證，編寫芯片核心結(jié)構(gòu)代碼數(shù)千行。
在實現(xiàn)調(diào)諧范圍、線寬等關(guān)鍵性能指標(biāo)突破的同時，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和版圖布局，將芯片面積縮減90%，達(dá)到1.5mm×4mm，且兼容標(biāo)準(zhǔn)的緊湊型nano封裝，具備產(chǎn)品化應(yīng)用前景。
該芯片是中國移動首款全自研光源芯片，從設(shè)計、制備到封裝均在國內(nèi)完成，實現(xiàn)了全鏈條自主可控。
中國移動研究院以T比特級高速相干光通信的“引擎”——可調(diào)諧窄線寬激光器為核心突破口，系統(tǒng)性地布局超寬譜、超高速光傳輸基礎(chǔ)芯片研究。
針對T比特級波段擴展和速率提升兩大核心挑戰(zhàn)，團隊通過三大技術(shù)創(chuàng)新突破了傳統(tǒng)方案的瓶頸，實現(xiàn)波段覆蓋提升100%、線寬降低三個量級的性能提升，為T比特級光傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定堅實的高性能芯片基礎(chǔ)。
第一，新型外腔結(jié)構(gòu)，無損擴展調(diào)諧范圍。創(chuàng)新提出“反向游標(biāo)”結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)調(diào)諧范圍倍增的同時不引入額外差損，解決了傳統(tǒng)方案在寬譜調(diào)諧與精細(xì)化選頻之間的結(jié)構(gòu)性矛盾。該芯片可實現(xiàn)超200nm超寬譜調(diào)諧，相比現(xiàn)有商用產(chǎn)品提升100%，能夠支持T比特系統(tǒng)中S+C+L乃至更寬波段的一體化覆蓋。
第二，攻克增益瓶頸，實現(xiàn)多波段無縫切換。提出多波段增益耦合結(jié)構(gòu)，突破傳統(tǒng)方案中單增益芯片對波段范圍的限制，并通過一體化外腔選頻設(shè)計，實現(xiàn)多波段無縫切換。
第三，低損氮化硅諧振腔，線寬性能實現(xiàn)突破。采用超低損耗氮化硅諧振腔混合集成技術(shù)，實現(xiàn)小于百Hz的超窄洛倫茲線寬，僅為現(xiàn)有商用產(chǎn)品的千分之一，可將通信中相位相關(guān)數(shù)字信號處理開銷降低三個量級。
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