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近日，中國移動研究院成功自主研制出首款新結構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)，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提供了全新解決方案。
項目團隊歷經(jīng)三年攻關，全程主導從結構設計、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，編寫芯片核心結構代碼數(shù)千行。
在實現(xiàn)調諧范圍、線寬等關鍵性能指標突破的同時，通過優(yōu)化結構設計和版圖布局，將芯片面積縮減90%，達到1.5mm×4mm，且兼容標準的緊湊型nano封裝，具備產(chǎn)品化應用前景。
該芯片是中國移動首款全自研光源芯片，從設計、制備到封裝均在國內完成，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。
第一，新型外腔結構，無損擴展調諧范圍。創(chuàng)新提出“反向游標”結構，相比傳統(tǒng)結構在實現(xiàn)調諧范圍倍增的同時不引入額外差損，解決了傳統(tǒng)方案在寬譜調諧與精細化選頻之間的結構性矛盾。該芯片可實現(xiàn)超200nm超寬譜調諧，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構，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，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數(shù)字信號處理開銷降低三個量級。
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