極化復(fù)用單載波高速率太赫茲光電融合通信實(shí)驗(yàn)

導(dǎo)讀

太赫茲光電融合系統(tǒng)是未來(lái)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(hào)在大帶寬場(chǎng)景下的實(shí)時(shí)處理，一直難以實(shí)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(shí)現(xiàn)大帶寬的信號(hào)處理、解調(diào)與實(shí)時(shí)通信，近日，南京東南大學(xué)朱敏教授團(tuán)隊(duì)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(duì)聯(lián)合開(kāi)展極化復(fù)用單載波高速率太赫茲光電融合通信實(shí)驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)了速率達(dá)400Gbps離線和125Gbps實(shí)時(shí)的光電融合的太赫茲高速通信實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)路線

團(tuán)隊(duì)采用光電融合鏈路架構(gòu)在220GHz波段的無(wú)線信道中進(jìn)行了高速通信實(shí)驗(yàn)。兩路信號(hào)首先由1550nm波段的光發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)化為太赫茲信號(hào)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(gè)極化的信號(hào)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(hào)處理與解調(diào)。每路信號(hào)采用50GBaud、16QAM的單載波調(diào)制方式，在離線條件下實(shí)現(xiàn)了雙極化兩路共400Gbps的傳輸速率。

團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)時(shí)通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，將固態(tài)接收機(jī)的輸出信號(hào)連至商用電光調(diào)制器，實(shí)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(shí)時(shí)數(shù)字相干光模塊解調(diào)，實(shí)現(xiàn)了125Gbps的實(shí)時(shí)無(wú)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(duì)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(kāi)展了光電融合的太赫茲通信實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了400Gbps離線傳輸、125Gbps實(shí)時(shí)傳輸?shù)母咚偻ㄐ膨?yàn)證。該系統(tǒng)融合了光波段調(diào)制能力強(qiáng)、信號(hào)處理技術(shù)成熟與太赫茲波段帶寬大、無(wú)線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)進(jìn)行了大帶寬通信驗(yàn)證，為未來(lái)更大帶寬、更高速率、更遠(yuǎn)距離的無(wú)線信號(hào)傳輸提供了解決思路，推動(dòng)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(duì)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(duì)合作，紫金山實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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