極化復用單載波高速率太赫茲光電融合通信實驗

導讀

太赫茲光電融合系統是未來6G高速通信重要的潛在技術手段，然而受限于大帶寬的太赫茲極化隔離器件、正交調制解調手段和基帶信號在大帶寬場景下的實時處理，一直難以實現單載波大帶寬系統。為了將成熟的商用數字相干光模塊應用至太赫茲波段，實現大帶寬的信號處理、解調與實時通信，近日，南京東南大學朱敏教授團隊和電子科技大學四川省先進光電集成射頻超構芯片技術工程中心張雅鑫教授團隊聯合開展極化復用單載波高速率太赫茲光電融合通信實驗，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，實現了速率達400Gbps離線和125Gbps實時的光電融合的太赫茲高速通信實驗。

技術路線

團隊采用光電融合鏈路架構在220GHz波段的無線信道中進行了高速通信實驗。兩路信號首先由1550nm波段的光發射機轉化為太赫茲信號后輸入至太赫茲OMT、太赫茲雙極化天線中，經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。接收的兩個極化的信號分兩路分別輸入至太赫茲固態IQ接收前端下變頻，然后進行信號處理與解調。每路信號采用50GBaud、16QAM的單載波調制方式，在離線條件下實現了雙極化兩路共400Gbps的傳輸速率。

團隊在此基礎上進行了實時通信實驗驗證，將固態接收機的輸出信號連至商用電光調制器，實現“光-太赫茲-光”的雙極化太赫茲光電混合變頻，再由商用實時數字相干光模塊解調，實現了125Gbps的實時無誤碼信息傳輸。

該系統采用的自研雙極化OMT極化隔離度在WR4全頻帶內優于30dB，插入損耗優于3dB；采用的高性能固態IQ混頻接收前端在25GHz帶寬內等效插入損耗低于13dB，I-Q隔離度優于15dB。

總結與展望

該團隊基于自研的大帶寬全固態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，開展了光電融合的太赫茲通信實驗，進行了400Gbps離線傳輸、125Gbps實時傳輸的高速通信驗證。該系統融合了光波段調制能力強、信號處理技術成熟與太赫茲波段帶寬大、無線傳輸的特點進行了大帶寬通信驗證，為未來更大帶寬、更高速率、更遠距離的無線信號傳輸提供了解決思路，推動了下一代6G通信技術物理層基礎研究發展。

該工作由東南大學朱敏教授團隊和電子科技大學四川省先進光電集成射頻超構芯片技術工程中心張雅鑫教授團隊合作，紫金山實驗室張教副研究員、電子科技大學周天馳博士后和李文博博士為實驗主要完成人員。研究工作得到了東南大學和電子科技大學的大力支持。

審核編輯：湯梓紅