【前沿科技】迈向1.6Tbps！基于硅光微环的八通道波分复用收发器实现高密度光互连

导读

随着人工智能（AI）和高性能计算的爆发式增长，芯片间的数据传输面临带宽与功耗的双重挑战。光互连凭借高带宽、低损耗优势，成为下一代共封装光学（CPO）的关键技术。近日，中国科学院西安光学精密机械研究所王斌浩研究员团队在《Advanced Photonics Nexus》发表重要研究成果，提出了一种基于硅光微环的八通道密集波分复用（DWDM）收发器，成功实现1.6 Tbps的高速片间光互连。

图1 八通道硅光波分复用收发器整体架构

核心技术突破

针对硅光微环器件易受温度影响、对偏振敏感以及波长校准慢等行业痛点，研究团队从架构和控制算法上进行了全面创新：

高集成发射端（Tx）： 采用单总线八通道微环调制器阵列，在极小的芯片面积内实现了高速电光调制与波分复用，显著降低了器件开销。

偏振不敏感接收端（Rx）： 引入偏振分离结构与双向入射硅锗光电探测器，有效消除了输入光偏振态变化对链路性能的影响，兼顾了高响应度与宽带宽。

高效并行波长锁定： 开发了多通道并行波长稳定方案，利用热光反馈控制实现链路级协同对准，将波长锁定时间缩短至传统逐通道方法的1/30。

图2 八通道硅光波分复用发射端设计图

图3 八通道硅光波分复用接收端设计图

优异的实验性能

单通道超高速率： 微环调制器与光电探测器的3 dB带宽分别达到74 GHz和59 GHz，支持单通道200 Gbps PAM4信号传输。

总带宽达1.6 Tbps： 系统级测试中，8个通道均实现了清晰对称的眼图，总片间数据速率达到1.6 Tbps。

高稳定性： 在不同偏振状态和温度漂移下，系统均能保持稳定工作，为Tbps级光互连的实际部署提供了可行路径。

图4 八通道硅光发射端的200 Gbps PAM4眼图测试结果

图5 八通道硅光接收端芯片及200 Gbps PAM4接收眼图

该研究成果为下一代数据中心短距互连、CPO及光I/O技术的发展奠定了坚实基础。

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