薄膜钽锂材料实现的超快无重置集成偏振跟踪

《Nature Communications》：Ultrafast reset-free integrated polarization tracking enabled by thin-film lithium tantalate

　　

摘要

人工智能计算的快速发展对高带宽且节能的数据中心互连提出了更高要求。尽管自同调相干传输能够降低数字信号处理的复杂度，但其实际应用却受到极快极化状态波动的制约，这类波动会破坏相干接收的稳定性。在此，我们提出了一种基于薄膜钽酸锂的超快自适应极化控制器，该控制器通过光子芯片、有限边界梯度下降算法以及低延迟实时控制系统的协同设计得以实现。有限边界梯度下降算法将有限相位边界直接纳入控制策略中，从而实现了无需重置的连续极化状态跟踪。所设计的极化控制器通过独立的极化状态跟踪测试以及双极化16-QAM SHC 400-Gbps传输系统得到了验证。在高达1?Mrad·s?1的持续极化干扰环境下，该控制器仍能保持稳定的无重置运行状态。这些成果为集成式极化控制开辟了前所未有的应用可能，并为在相干光互连及其他对极化敏感的光子系统中实现超快且无需重置的极化控制提供了实用方案。