8 月 4 日消息，据中国移动研究院官方公众号今日消息，近日，中国移动研究院成功自主研制出首款新结构硅基外腔混合集成光源『芯片』。该『芯片』凭借 34.2 Hz 本征线宽（衡量信号频率稳定性的核心指标），实现了相位噪声比现有产品降低三个量级（本征线宽从数十 kHz 降低到数十 Hz）的突破性进展，为 T 比特级（每秒可传送万亿比特数据）下一代光传输激光器演进提供了全新解决方案。
其研究成果“Sub-Hz linewidth fully integrated photonic microwave generation based on low noise hybrid InP / Si₃N₄ comb laser”被光学领域顶级学术期刊 Photonics Research 录用（影响因子 7.2，中科院 1 区 TOP）。
据介绍，面向 T 比特级代际演进，“扩波段”和“提速率”是两个首要挑战。一方面，频谱需在现有 C+L 波段基础上进一步扩展，潜在的 S+C+L 波段覆盖范围将由 100nm 提升到 180nm；另一方面，信号波特率将有望由 130GBaud 提升至 200GBaud。
以上两点均对 T 比特级代际演进中光传输『芯片』的性能提出了严峻挑战。同时，相较于相对成熟的电『芯片』，光『芯片』的创新往往依赖于新物理机制与新材料突破。因此，开展光传输基础『芯片』创新研究，对中国移动把控下一代光传输技术演进、引领 T 比特级代际革新具有战略意义。
中国移动研究院以 T 比特级高速相干光通信的“引擎”—— 可调谐窄线宽激光器为核心突破口，系统性地布局超宽谱、超高速光传输基础『芯片』研究。针对 T 比特级波段扩展和速率提升两大核心挑战，团队通过三大技术创新突破了传统方案的瓶颈，实现波段覆盖提升 100%、线宽降低三个量级的性能提升，为 T 比特级光传输系统的实现奠定坚实的高性能『芯片』基础。
▲ 自研硅基外腔激光器 (a) 晶圆及 (b) 『芯片』（片上刻蚀 CMRI 标识）
附具体优势如下：
- 新型外腔结构，无损扩展调谐范围。创新提出“反向游标”结构，相比传统结构在实现调谐范围倍增的同时不引入额外差损，解决了传统方案在宽谱调谐与精细化选频之间的结构性矛盾。该『芯片』可实现超 200nm 超宽谱调谐，相比现有商用产品提升 100%，能够支持 T 比特系统中 S+C+L 乃至更宽波段的一体化覆盖。
- 攻克增益瓶颈，实现多波段无缝切换。提出多波段增益耦合结构，突破传统方案中单增益『芯片』对波段范围的限制，并通过一体化外腔选频设计，实现多波段无缝切换。
- 低损氮化硅谐振腔，线宽性能实现突破。采用超低损耗氮化硅谐振腔混合集成技术，实现小于百 Hz 的超窄洛伦兹线宽，仅为现有商用产品的千分之一，可将通信中相位相关数字信号处理开销降低三个量级。
中国移动研究院介绍称，项目团队历经三年攻关，全程主导从结构设计、参数仿真到版图布局、流片封装、原型验证全流程研发，先后完成两次晶圆迭代流片以及七次原型封装验证，编写『芯片』核心结构代码数千行。
在实现调谐范围、线宽等关键性能指标突破的同时，项目团队还通过优化结构设计和版图布局，将『芯片』面积缩减 90%，达到 1.5mm×4mm，且兼容标准的紧凑型 nano 封装，具备产品化应用前景。该『芯片』是中国移动首款全自研光源『芯片』，从设计、制备到封装均在国内完成，实现了全链条自主可控。
