我国首款单片集成光电融合偏振、偏压控制芯片研制成功

据光谷实验室今日消息，华中科技大学和光谷实验室谭旻研究团队在光通信领域顶级期刊 《Journal of Lightwave Technology》发表研究论文。

该研究针对大规模光电融合系统面临的可扩展性难题，提出了一种新型的非相似时分复用（Dissimilar Time-Division Multiplexing, DTDM）控制架构，并基于 IHP 250nm BiCMOS 工艺成功研制出我国首款单片集成光电融合偏振、偏压协同控制芯片。

研究团队提出了一种通用的非相似时分复用（DTDM）控制架构，并基于 IHP 250nm BiCMOS 光电单片集成平台完成了流片验证。

该架构的创新之处在于构建了统一的误差域映射机制，将 MZM 偏置电压与偏振态功率等不同物理维度的反馈信号归一化，从而使得单一电子控制器能够分时复用高精度的传感前端、极值锁定逻辑及驱动电路。芯片在毫秒级的时间片内，自适应地在偏压控制与偏振控制任务间切换，首次实现了异质光器件的单片协同调控。

▲ 光电融合全集成偏振、偏压协同控制芯片

得益于架构层面的创新，该芯片在极简的硬件资源下实现了高性能的闭环控制，关键技术指标如下：

• 资源效率显著提升：相比于传统的并行控制方案，DTDM 架构实现了 44.4% 的芯片面积节省和 23% 的功耗降低，核心控制电路面积仅为 0.255 mm²，总功耗低至 2.988 mW。

• 高精度偏压 / 偏振双重锁定：在偏压控制模式下，实现了 0.7 rad 的线性控制范围与 5 Hz 的跟踪带宽，有效抑制了热串扰；在偏振控制模式下，实现了高达 34 dB 的消光比（ER），偏振态跟踪分辨率优于 0.01 rad/s。

• 高速链路传输能力：实测结果表明，在开启协同控制后，系统支持 100 Gbps NRZ 信号的单模传输；即使在偏压与偏振双闭环同时工作的复杂场景下，依然实现了 56 Gbps NRZ 的稳定无误码传输，眼图清晰张开。

光谷实验室表示，该工作不仅研制了国内首款光电融合全集成偏振、偏压协同控制芯片，更为未来超大规模、异构光电集成系统的低功耗设计提供了一条极具扩展性的通用架构路径。

华中科技大学集成电路学院博士生陈骥旻、汪宇航为论文共同第一作者，华中科技大学和光谷实验室双聘研究员谭旻为通讯作者。该成果获得了国家重点研发计划（2024YFB2807601）和光谷实验室概念验证项目（OVL2025YZ003）的支持。