9月17日，未来技术学院执行院长唐明教授团队携手华为在超高速光通信方向突破了相干光数字信号处理性能与功耗相互制约的瓶颈，创新性地提出了一种同源零差自相干架构及新型光电融合偏振调控器件，通过以光补电，在全球首次实现单波800Gb/s偏振复用64QAM至简DSP相干光信号实时在线传输，奠定了未来数据中心互连和城域网向单波速率超Tbit传输的技术基础。
唐明教授团队联合华为在ECOC2021（欧洲光通信大会）发表的PDP论文
随着物联网和云技术的发展、因特网流量持续指数激增，中短距光互连正面临着数据业务爆炸式增长带来的扩容挑战，传统直调直检（IM-DD）在进一步扩容时将受到色散、灵敏度和功率预算的掣肘。相干光探测结合高性能数字信号处理技术DSP向中短距下沉是业内普遍认同的趋势。但是由于传统相干光通信的高成本与高功耗，如何在保持相干光通信性能优势的同时降低成本一直是一个困扰业界的难题。针对此痛点，唐明教授团队曾携手华为在2020年提出了超高速短距双向自相干传输系统，成功实现了全球首个600G实时在线自相干传输。该成果入选当年OFCPDP论文，也是当年唯一一篇来自中国的PDP论文。
(a)全双工MIMO-free同源相干传输原理图(b)基于硅基波导的APC偏振追踪原理图(c) APC偏振追踪效果的Poincare球示意图
然而，已有的同源相干方案仍然需要复杂和高性能的DSP，这带来了较大的功耗。今年，唐明教授再次取得突破，凭借着课题组自主研发的自适应偏振追踪（daptive Polarization Controller, APC）硅基光子集成芯片，提出了超高速至简DSP BiDi MIMO-free自相干探测传输系统(图2(a))。该芯片(图2（b）)可以将任意输入偏振态追踪到一个确定的偏振态上(图2(c))。通过部署互易的APC，可以同时补偿远端本振光和反向传输信号光的偏振不确定性。
封装完成的硅基APC锁偏芯片及其FPGA控制模块
为了验证此方案，唐明教授团队在华为技术有限公司的支持下，完成了全球首个800Gb/sMIMO-free同源零差自相干双向传输实时在线演示。相比于传统高速相干系统需要采用复杂的可调谐激光器以及精密的温度控制机制，该方案采用更加小巧的DFB激光器并且无需制冷，同时无需使用传统DSP中的MIMO、频偏和相噪算法，将有效降低未来数据中心光互联系统的尺寸和功耗，为新一代Tbit短距光互连提供了大容量低成本的解决方案。
此项成果是在ECOC2021（欧洲光通讯大会）上作为PDP（Post－deadline paper，在截稿日期之后被接收的论文）论文发表时披露的。华中科技大学为论文第一完成单位。光电信息学院博士生王力论文第一作者，唐明教授是通讯作者。光电信息学院研究生曾一凡、杜灏泽和王雪峰等参与了技术研发工作。ECOC与在美国召开的OFC并称为国际光通信领域最顶级的学术会议，其PDP论文旨在发布光通信领域的最新技术进展和纪录性成果，代表着业内当前最高技术水平。自ECOC会议在1976年第一次举办，45年来中国内地仅有4篇（分别来自华为、中信科、华科大）成功入选为PDP，此论文是唯一中国高校工作入选ECOC PDP论文。
唐明教授团队合影
据悉，未来技术学院执行院长唐明教授团队长期从事“传输与感知一体化”智能光网络的研究。在国家自然科学基金重点项目、优青项目、863计划主题项目和重点研发计划项目等课题的支持下，在超高速相干光传输理论、技术、核心器件和算法等方面取得突出成果，在光通信主流期刊和国际顶级会议上发表论文150余篇（包括2020年OFC PDP和2021年ECOC PDP）。出版新型通信光纤方面论著（章节）一部，拥有28项授权发明专利，推动了空分复用光纤及器件的实质转化应用，获2019年度国家科技进步二等奖（超高速超长距离T比特光传输系统关键技术与工程实现）。
论文链接：https://www.ecoc2021.org/programme/post-deadline-papers
