用于宽带并行相干接收的集成硅光子多通道光学混合器
光学
2025-10-01 v1
摘要
我们设计并演示了一种单片集成的硅光子多通道光学混合器，用于多功能宽带相干接收，解决了当前波分复用系统在可扩展性和能效方面的关键局限性。该器件将一个相位补偿的90度光学混合器与四个稳健的三级马赫-曾德尔干涉仪晶格滤波器相结合，实现了34端口功能（两个输入和32个输出），可同时进行模拟和数字信号处理。利用多模干涉仪设计，该芯片在八个间隔为200 GHz的波长通道上实现了具有亚分贝通带均匀性的宽带响应，同时在13.5 nm（1539-1552.5 nm）带宽上将相位误差保持在4度以下，仅需2.5 mW的热调谐功率。在实验中，我们通过射频信道化接收（显示平均无杂散动态范围为80.8 dB*Hz2/3，镜像抑制比为33.26 dB）和相干光通信（对于32-QAM信号实现1.024 Tb/s的数据速率，误码率远低于20% SD-FEC阈值）验证了其并行处理能力。该方案通过全无源波分复用集成增强了系统性能，支持高保真均匀性，并预计可扩展至1.468 Tb/s。这项工作有望推动面向下一代AI驱动的数据中心和5G-XG网络的高性能光电器件的发展。
引用
@article{arxiv.2509.25830,
title = {Integrated Silicon Photonic Multichannel Optical Hybrid for Broadband Parallel Coherent Reception},
author = {Tong Lin and Yan Fan and Jiao Zhang and Wenqi Yu and Zhengyu Guo and Liu Li and Zhigang Xin and Mingzheng Lei and Ziyang Xiong and Haoran Wang and Hao Deng and Min Zhu and Shihua Chen and Junpeng Lu and Zhenhua Ni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.25830},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 4 figures