面向超过 3.2Tb/s 光互连的高可靠、超宽带、无隔离器量子点锁模频率梳
介观与纳米尺度物理
2025-06-04 v1 光学
摘要
基于量子点锁模激光器的光频率梳正成为实现低成本、高效率和大容量光互连的关键解决方案。波分复用互连的实际应用需要具有至少 100 GHz 信道间距且温度稳定的光频率梳（OFC）源，以实现高带宽调制，同时降低光滤波和检测的复杂性。通过利用先进的共掺杂技术和碰撞脉冲锁模方案，我们在此报道了一种紧凑、超宽带、高可靠、无隔离器的 100 GHz 间距 InAs/GaAs 量子点 OFC 源，其工作温度高达创纪录的 140 {\deg}C。该频率梳源提供了创纪录的 14.312 nm 的 3 dB 光带宽，包含平顶梳状谱线，每条谱线支持 128 Gb/s PAM-4 调制，从而在 25{\deg}C 下实现了 3.328 Tb/s 的总吞吐量，且功耗极低，仅为 0.394 pJ/bit。在 85 {\deg}C 时性能保持稳定，器件关键指标的退化可忽略不计。值得注意的是，在恶劣条件下（85 {\deg}C 和 8 倍阈值电流注入）的加速老化测试表明，平均无故障时间约为 207 年。这项工作展示的量子点 OFC 源首次在频率梳的基础研究与下一代高密度光互连系统中的实际部署之间建立了具体联系。
引用
@article{arxiv.2506.02402,
title = {Highly reliable, ultra-wideband, isolator-free quantum-dot mode-locked frequency combs for optical interconnects beyond 3.2Tb/s},
author = {Shujie Pan and Victoria Cao and Yiheng Feng and Dingyi Wu and Jie Yan and Junjie Yang and Chao Zhao and Xi Xiao and Siming Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.02402},
year = {2025}
}