超高速石墨烯基光学相干接收器

      石墨烯基光电探测器(PDs)因其大带宽、小尺寸以及与硅基光子学平台的兼容性，在高速光通信领域引起了广泛关注。目前，等离子体波导集成石墨烯基PDs具有几微米的紧凑尺寸，表现出高达0.7 A/W的高响应度，110 GHz的大带宽，以及100–120 Gbit/s的高接收容量。然而，石墨烯基PDs仍然难以应用于200-Gbit/s、400-Gbit/s甚至更高的800-Gbit/s光互连，而直接检测模式被利用。为了满足全球数据流量不断增长的容量需求，采用先进调制格式和数字信号处理(DSP)的相干光通信可以提高频谱效率和数据传输容量。基于等离子体波导集成的石墨烯PDs和相干检测，光接收机将有机会实现大带宽和高质量的大容量数据接收。然而，目前为止，石墨烯基光学相干接收器(OCR)尚未得到实验验证。

       近日，来自武汉光电国家实验室和华中科技大学光电信息学院的Yilun Wang等人提出并实验性地演示了一种基于90度光学混合和石墨烯等离子体缝隙波导光电探测器的集成光学相干接收器，其特征在于紧凑的占地面积以及远远超过了67 GHz的大带宽。结合平衡检测，90 Gbit/s二进制相移键控信号以提升的信噪比被接收。此外，在单偏振载波上接收200 Gbit/s的正交相移键控和240 Gbit/s的16正交幅度调制信号，具有低于14 fJ/bit的低附加功耗。这种基于石墨烯的光相干接收器将有望在400千兆以太网和800千兆以太网技术中得到潜在应用，为未来的高速相干光通信网络铺平了另一条道路。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

       文章链接：Yilun Wang et al. Ultrahigh-speed graphene-based optical coherent Receiver. Nature Communications (2021) 12:5076 https://doi.org/10.1038/s41467-021-25374-0