導(dǎo)讀

太赫茲光電融合系統(tǒng)是未來6G高速通信重要的潛在技術(shù)手段，然而受限于大帶寬的太赫茲極化隔離器件、正交調(diào)制解調(diào)手段和基帶信號在大帶寬場景下的實時處理，一直難以實現(xiàn)單載波大帶寬系統(tǒng)。為了將成熟的商用數(shù)字相干光模塊應(yīng)用至太赫茲波段，實現(xiàn)大帶寬的信號處理、解調(diào)與實時通信，近日，南京東南大學(xué)朱敏教授團(tuán)隊和電子科技大學(xué)四川省先進(jìn)光電集成射頻超構(gòu)芯片技術(shù)工程中心張雅鑫教授團(tuán)隊聯(lián)合開展極化復(fù)用單載波高速率太赫茲光電融合通信實驗，基于自研大帶寬IQ高隔離度混頻接收前端、高隔離度正交模耦合器（OMT）、雙極化透鏡天線，實現(xiàn)了速率達(dá)400Gbps離線和125Gbps實時的光電融合的太赫茲高速通信實驗。

技術(shù)路線

團(tuán)隊采用光電融合鏈路架構(gòu)在220GHz波段的無線信道中進(jìn)行了高速通信實驗。兩路信號首先由1550nm波段的光發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)化為太赫茲信號后輸入至太赫茲OMT、太赫茲雙極化天線中，經(jīng)1m的自由空間信道傳輸后由另一組太赫茲雙極化天線-OMT接收。接收的兩個極化的信號分兩路分別輸入至太赫茲固態(tài)IQ接收前端下變頻，然后進(jìn)行信號處理與解調(diào)。每路信號采用50GBaud、16QAM的單載波調(diào)制方式，在離線條件下實現(xiàn)了雙極化兩路共400Gbps的傳輸速率。

團(tuán)隊在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實時通信實驗驗證，將固態(tài)接收機(jī)的輸出信號連至商用電光調(diào)制器，實現(xiàn)“光-太赫茲-光”的雙極化太赫茲光電混合變頻，再由商用實時數(shù)字相干光模塊解調(diào)，實現(xiàn)了125Gbps的實時無誤碼信息傳輸。

該系統(tǒng)采用的自研雙極化OMT極化隔離度在WR4全頻帶內(nèi)優(yōu)于30dB，插入損耗優(yōu)于3dB；采用的高性能固態(tài)IQ混頻接收前端在25GHz帶寬內(nèi)等效插入損耗低于13dB，I-Q隔離度優(yōu)于15dB。

總結(jié)與展望

該團(tuán)隊基于自研的大帶寬全固態(tài)IQ混頻接收前端、高隔離度正交模耦合器、雙極化透鏡天線，在220GHz太赫茲頻段，開展了光電融合的太赫茲通信實驗，進(jìn)行了400Gbps離線傳輸、125Gbps實時傳輸?shù)母咚偻ㄐ膨炞C。該系統(tǒng)融合了光波段調(diào)制能力強(qiáng)、信號處理技術(shù)成熟與太赫茲波段帶寬大、無線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)進(jìn)行了大帶寬通信驗證，為未來更大帶寬、更高速率、更遠(yuǎn)距離的無線信號傳輸提供了解決思路，推動了下一代6G通信技術(shù)物理層基礎(chǔ)研究發(fā)展。

該工作由東南大學(xué)朱敏教授團(tuán)隊和電子科技大學(xué)四川省先進(jìn)光電集成射頻超構(gòu)芯片技術(shù)工程中心張雅鑫教授團(tuán)隊合作，紫金山實驗室張教副研究員、電子科技大學(xué)周天馳博士后和李文博博士為實驗主要完成人員。研究工作得到了東南大學(xué)和電子科技大學(xué)的大力支持。

審核編輯：湯梓紅