我國首款單片集成光電融合偏振、偏壓控制芯片研制成功

IT之家1月28日消息，據光谷實驗室今日消息，華中科技大學和光谷實驗室譚旻研究團隊在光通信領域頂級期刊 《Journal of Lightwave Technology》發表研究論文。

該研究針對大規模光電融合系統面臨的可擴展性難題，提出了一種新型的非相似時分復用（Dissimilar Time-Division Multiplexing, DTDM）控制架構，并基于 IHP 250nm BiCMOS 工藝成功研制出我國首款單片集成光電融合偏振、偏壓協同控制芯片。

研究團隊提出了一種通用的非相似時分復用（DTDM）控制架構，并基于 IHP 250nm BiCMOS 光電單片集成平臺完成了流片驗證。

該架構的創新之處在于構建了統一的誤差域映射機制，將 MZM 偏置電壓與偏振態功率等不同物理維度的反饋信號歸一化，從而使得單一電子控制器能夠分時復用高精度的傳感前端、極值鎖定邏輯及驅動電路。芯片在毫秒級的時間片內，自適應地在偏壓控制與偏振控制任務間切換，首次實現了異質光器件的單片協同調控。

▲ 光電融合全集成偏振、偏壓協同控制芯片

得益于架構層面的創新，該芯片在極簡的硬件資源下實現了高性能的閉環控制，關鍵技術指標如下：

• 資源效率顯著提升：相比于傳統的并行控制方案，DTDM 架構實現了44.4% 的芯片面積節省和23% 的功耗降低，核心控制電路面積僅為0.255 mm2，總功耗低至2.988 mW。
• 高精度偏壓 / 偏振雙重鎖定：在偏壓控制模式下，實現了0.7 rad 的線性控制范圍與5 Hz 的跟蹤帶寬，有效抑制了熱串擾；在偏振控制模式下，實現了高達34 dB 的消光比（ER），偏振態跟蹤分辨率優于0.01 rad/s。
• 高速鏈路傳輸能力：實測結果表明，在開啟協同控制后，系統支持100 Gbps NRZ 信號的單模傳輸；即使在偏壓與偏振雙閉環同時工作的復雜場景下，依然實現了56 Gbps NRZ 的穩定無誤碼傳輸，眼圖清晰張開。

光谷實驗室表示，該工作不僅研制了國內首款光電融合全集成偏振、偏壓協同控制芯片，更為未來超大規模、異構光電集成系統的低功耗設計提供了一條極具擴展性的通用架構路徑。

華中科技大學集成電路學院博士生陳驥旻、汪宇航為論文共同第一作者，華中科技大學和光谷實驗室雙聘研究員譚旻為通訊作者。該成果獲得了國家重點研發計劃（2024YFB2807601）和光谷實驗室概念驗證項目（OVL2025YZ003）的支持。