适用于所有距离的统一硅光子相干光通信解决方案

《Nature Communications》：Silicon photonics provides a unified solution for all-distance optical communications

　　

摘要

光学链路是全球通信的基础，涵盖了从芯片间的互连到跨洋光纤网络的各个层面。传统架构仍然存在距离依赖性：长距离系统依赖相干传输以实现高频谱效率和容量，而短距离链路则因硬件复杂性和功耗限制而更倾向于使用强度调制。这种分歧阻碍了由人工智能驱动的数据中心内部流量传输以及低延迟、灵活的云端到边缘的连接。在这里，我们展示了一种适用于所有距离的光学通信的统一硅光子相干解决方案。通过使用超低损耗的氮化硅外腔，我们实现了70毫瓦的直接激光输出，线宽小于1千赫，并且墙式功耗效率达到了13.7%。结合硅光子收发器，该平台能够在不进行光学放大的情况下实现256个波长通道的短距离传输，总数据传输速率可达81.92太比特每秒（Tb/s），同时传输距离可超过4400公里。此外，该平台还支持在几十微秒的时间范围内实现波长切换和传输重建。这些结果表明，这种技术有望简化光学接口，并实现灵活的波长路由连接。