隨著云計算、虛擬現實、高清視頻等寬帶業務的發展，下一代數據中心光互連亟需將單通道速率從當前的100Gbps（1 Gbps="10⁹比特/秒）升級到200Gbps。純硅基材料的電光調制器由于具有成本低、尺寸小、CMOS工藝兼容性等優點，故成為未來高速光互連非常有競爭力的解決方案。

日前，北京大學信息科學技術學院電子學系、區域光纖通信網與新型光通信系統國家重點實驗室張帆教授課題組在相關研究方向取得重要進展。他們基于22GHz帶寬的硅基雙驅動行波調制器，成功演示了80Gbaud（1 Gbaud="10⁹波特）的六電平強度調制（PAM-6）信號產生，實現單通道200Gbps速率的硅基光調制芯片——這是目前純硅基光強度調制器所達到的最大速率。隨后，進一步采用88Gbaud的四電平強度調制（PAM-4），產生176Gbps速率的信號，并完成1km短距離光互連——這是目前硅基調制芯片光互連的最高單通道數據速率。他們在發射端對信號進行奈奎斯特整形，以降低對器件帶寬的需求；在接收端數字信號處理中引入數字后濾波器和最大似然序列檢測算法，抑制均衡增強的高頻帶內噪聲，有效彌補了器件帶寬不足的限制。該研究表明與具有數字信號處理功能的專用集成電路（ASIC）芯片共同封裝的傳統硅光調制器對單通道200G數據中心光互連應用具有巨大潛力。

基于硅基光調制芯片的超高速光互連

以上工作以《達到單通道200G的硅光調制光互連》（Up to single lane 200G optical interconnects with silicon photonics modulator）為題，在2019年3月3—7日美國圣地亞哥舉行的2019年國際光纖通信會議（Optical Fiber Communication Conference and Exhibition, OFC）上作為PDP（post-deadline paper，在截稿日期之后被接收的論文）論文發表；信息學院博士研究生朱逸蕭、楊帆、張磊等發揮了重要作用。據悉，該系列會議的PDP論文旨在發布光通信領域的最新技術進展和紀錄性成果，代表著領域當前最高技術水平。在四十多年的會議歷史上，共發表PDP論文千余篇，中國大陸研究機構作為第一單位僅發表8篇。其他7篇均由多家國內外單位合作完成。上述論文既是本屆大會21篇PDP論文中以中國大陸機構作為第一單位的唯一一篇，更是自1975年會議創辦起中國大陸機構作為唯一單位獨立完成的首篇OFC會議PDP論文。

相關研究工作受到國家自然科學基金重點項目支持。