【摘 要】
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近年来,不断革新的移动通信技术和持续增长的数据中心流量推动光纤通信系统向大容量、超高速、低成本、低功耗、小型化的目标迈进。基于数字信号处理的相干光接收机虽在长距离传输中占据着主导地位,但并不适用于对成本和能耗敏感的中短距离传输链路。为了拓宽相干探测技术的应用范围,开展对于低成本简化相干光接收机的研究势在必行。与此同时,得益于集成光电子学、微纳制造工艺以及硅基异质集成技术的蓬勃发展,硅基集成相干光接
【基金项目】
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国家自然科学基金项目的资助（No.61922034）
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近年来,不断革新的移动通信技术和持续增长的数据中心流量推动光纤通信系统向大容量、超高速、低成本、低功耗、小型化的目标迈进。基于数字信号处理的相干光接收机虽在长距离传输中占据着主导地位,但并不适用于对成本和能耗敏感的中短距离传输链路。为了拓宽相干探测技术的应用范围,开展对于低成本简化相干光接收机的研究势在必行。与此同时,得益于集成光电子学、微纳制造工艺以及硅基异质集成技术的蓬勃发展,硅基集成相干光接收机已然成为面向中短距离光通信与光互连应用需求的极佳解决方案。本文将围绕基于120度光混频器的简化集成相干光接收机展开研究,主要研究内容如下:（1）回顾了相干光通信技术的历史演进,综述了硅基集成相干光接收机的研究现状与发展趋势,分析了基于分立器件实现的简化相干光接收机的工作原理,介绍了硅基器件的制作流程、测试平台以及测试方法。（2）针对简化的硅基相干光接收机中所采用的120度光混频器展开了研究。借助商用仿真软件对光混频器进行了结构设计和性能仿真,在此基础上进行了器件制作和实验表征。在1525～1575 nm的波长范围内,测得的附加损耗小于1.5 d B,最大输出功率不均衡度约为1.0 d B,相位误差不超过7.0°。（3）基于硅基平台制作了简化的相干光接收机芯片,并搭建实验装置对其在不同条件下的灵敏度进行了测试。该接收机在无需数字信号处理和色散补偿的情况下,成功接收了经过25 km标准单模光纤传输的10 Gb/s的四电平脉冲幅度调制信号,在硬判决前向纠错门限处的灵敏度约为-9 d Bm,偏振相关性约为2 d B。进一步地,结合各单元器件的特性及实验条件分析了接收机性能受限的原因。
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