国内单片集成光电解耦与压控芯片研发成功

1月28日，IT之家获悉，华中科技大学与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》上发表了一项创新研究成果。

该研究针对大规模光电融合系统所面临的关键扩展性难题，首次提出了一种名为“非相似时分复用”（Dissimilar Time-Division Multiplexing, DTDM）的全新控制架构，并成功基于IHP 250nm BiCMOS工艺，研制出国内首款单片集成光电融合偏振、偏压协同控制芯片。

研究团队提出的通用DTDM控制架构，已通过IHP 250nm BiCMOS光电单片集成平台完成了流片与功能验证，解决了多维度控制资源复用问题。

这项架构的核心创新在于构建了统一的误差域映射机制，将MZM调制器的偏置电压、偏振态功率等不同物理维度的反馈信号归一化处理，使得单个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。芯片可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，首次在国际上实现了对异质光器件的单片协同调控，提升了系统集成度与控制效率。

▲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设计，该芯片在极为精简的硬件资源下实现了高性能的闭环控制，其关键技术指标表现如下：

资源效率显著提升：相较于传统的并行控制方案，DTDM架构实现了高达44.4%的芯片面积节省和23%的功耗降低。其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，则实现了高达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，系统能稳定支持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，依然可以实现56 Gbps NRZ信号的稳定无误码传输，眼图清晰张开，展现了优秀的信号完整性。

光谷实验室表示，这项工作不仅成功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骢旻、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。

IT之家附论文链接：