Page 27 - 网络电信2024年7月刊

相干光收发器件未来技术演进

沈百林，王会涛
中兴光电子技术有限公司

摘 要：相干光收发器件是相干光通信系统的核心器件。相干光通信系统朝着更
大容量、更长传输距离、更低成本方向发展，同时相干光收发器件面临一系列新挑
战，包括高带宽、多波段、高性能、高可靠性、高集成度、低功耗。相干光收发器
件的未来技术演进包括新材料光芯片、先进封装技术、多路集成架构等方面。光芯
片将存在多种材料，包括硅光、磷化铟和薄膜铌酸锂，以及基于硅光平台的异质集
成技术。光器件将参考采用微电子行业的先进封装技术，以减小芯片间高速电信号
的传输距离，降低成本，保证封装可靠性。器件级多路集成可满足未来多波传输架
构的需求。

关键词：相干通信；光器件；技术演进

1 相干光收发器件 1.3 需求和挑战
1）高波特率
1.1 具体概念
相干光收发器件 是[1-3] 光芯片、电芯片的集成组合。发送 自从相干通信技术实现商用以来，信号波特率按照大约3年
部分实现光信号的偏振复用正交调制功能，包含电信号驱动功 一代的方式进行演进，如图3所示。数据中心互联的ZR需求（如
能；接收部分利用本振信号和输入信号混频干涉，实现双偏振 400ZR/800ZR）使得64、128 GBd相干光收发器件成为主流。128
态信号检测和电信号放大功能。相干光收发器件的工作原理如 GBd之后的速率已接近物理极限，技术迭代有可能放缓。业界
图1所示。 对下一代信号波特率的观点不统一：主要集中在1.6T-ZR1的波
特率选择（192 GBd和256 GBd）方面。其中，256 GBd方案的传
图1 相干光收发器件的工作原理 输能力强于192 GBd方案，但256 GBd方案存在技术挑战，如数
字信号处理（DSP）芯片模数转换（AD）/数模转换（DA）的
采样率和带宽，以及模拟电芯片的带宽。同时，256 GBd方案
需要配置275 GHz的通道间隔，并且需要扩展波段才能提升系
统传输容量；而192 GBd方案只需要配置200 GHz的通道间隔。

图2 相干光收发器件在系统中的位置

1.2 在系统中的位置 39
波分复用系统包含光转发单元、复用/解复用单元、光纤、
光放单元、可重构分叉复用单元，以及管理单元。光转发单板
实现业务信号到波分复用光信号的光电光转换。相干光模块位
于光转发单板的线路侧，其核心是相干光收发器件，如图2所示。

网络电信 二零二四年八月