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          校區要聞
          向網絡擁堵說“不”!深圳校區科研團隊成果在Nature Communications發布
          發布時間:2019-07-31 01:55:28 1365

          【哈工大(深圳)宣】(劉英杰/文、圖)近日,校區電子與信息工程學院徐科副教授、理學院宋清海教授與上海交通大學杜江兵副研究員、何祖源教授團隊合作,通過對波導有效折射率的精細調控實現了片上模分復用關鍵器件的小型化,并完成了三模式復用的高速信號3×112Gbit/s在片上的任意傳輸和互連,為片上多模光學系統的大規模集成解決了模間串擾和損耗問題。該成果以“Arbitrarily Routed Mode-division Multiplexed Photonic Circuits for Dense Integration”(《高密度集成和任意布線的模分復用光子回路 》)為題于7月22日發表在“Nature”旗下綜合類子刊“Nature Communications”(《自然·通訊》)(Nat. Commun. 10, 3263 (2019))上。

          大數據業務的迅速發展帶來急劇增長的網絡流量,光進銅退已在數據中心和高性能計算中廣泛實現,但光電接口和處理器的性能仍需加速升級。與電處理芯片相比,光芯片能耗更低、速度更快,而且能利用波長、模式、偏振等參量實現波分復用、模分復用和偏振復用等多路并行處理技術。其中,片上模分復用技術可以在不增加激光器數量的情況下顯著提高芯片的并行處理能力,但是其研究和應用仍具有模間串擾、損耗和尺寸面積等眾多挑戰。

          為此,徐科副教授課題組及科研合作團隊基于一種“二維碼”光子結構和優化算法,通過對波導有效折射率的精準調控設計并制備了片上模分復用的關鍵功能性器件,如圖1所示。器件能同時支持TE0, TE1和TE2模式,與標準硅光流片工藝完全兼容,尺寸僅為數微米,比傳統器件縮小了一個數量級。基于這一系列新型器件,可實現三模式復用的高速信號3×112Gbit/s并行傳輸,傳輸波導可以在任意彎曲、交叉的情況下,保持高效率、低串擾的信號傳輸,如圖2所示。該項研究不僅通過一系列新型功能性器件實現了任意互連的模分復用光子回路,還為片上多模光學系統的大規模集成打下了重要基礎。

          在該論文中,校區為第一完成單位和通訊單位,電子與信息工程學院2018級博士生劉英杰為第一作者,電子與信息工程學院徐科副教授、姚勇教授,理學院宋清海教授和上海交通大學杜江兵副研究員為共同通訊作者。該項研究得到了中國國家自然科學基金、深圳市科創委基礎研究項目、和創新創業項目的支持。(編輯 吳銳嬋)

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          圖1  基于 “二維碼”結構的片上彎曲波導和交叉器件

           圖1. (a) 三模式復用和彎曲結構的顯微鏡照片; (b) 模式復用和解復用器件的顯微鏡照片; (c) 具有亞波長超結構的彎曲波導SEM照片; (d) 三模式復用和交叉結構的顯微鏡照片; (e) 級聯的波導交叉器件顯微鏡照片; (f) 具有亞波長超結構的波導交叉器件SEM照片。

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          圖2  模分復用集成光路和其高速信號傳輸性能

          圖2. (a)-(b)任意傳輸路徑的模分復用集成光路MDM Circuit 1(閉合環形回路) 和MDM Circuit 2(連續彎曲的螺旋線回路); (c) 112Gbit/s高速信號傳輸的信噪比響應曲線; (d) DMT調制格式下不同子載波的比特分配; (e)不同速率的模分復用信號在光子回路中傳輸的誤碼率曲線。

           論文鏈接:

          https://www.nature.com/articles/s41467-019-11196-8





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