极化复用单载波高速率太赫兹光电融合通信实验

导读

太赫兹光电融合系统是未来6G高速通信重要的潜在技术手段，然而受限于大带宽的太赫兹极化隔离器件、正交调制解调手段和基带信号在大带宽场景下的实时处理，一直难以实现单载波大带宽系统。为了将成熟的商用数字相干光模块应用至太赫兹波段，实现大带宽的信号处理、解调与实时通信，近日，南京东南大学朱敏教授团队和电子科技大学四川省先进光电集成射频超构芯片技术工程中心张雅鑫教授团队联合开展极化复用单载波高速率太赫兹光电融合通信实验，基于自研大带宽IQ高隔离度混频接收前端、高隔离度正交模耦合器（OMT）、双极化透镜天线，实现了速率达400Gbps离线和125Gbps实时的光电融合的太赫兹高速通信实验。

技术路线

团队采用光电融合链路架构在220GHz波段的无线信道中进行了高速通信实验。两路信号首先由1550nm波段的光发射机转化为太赫兹信号后输入至太赫兹OMT、太赫兹双极化天线中，经1m的自由空间信道传输后由另一组太赫兹双极化天线-OMT接收。接收的两个极化的信号分两路分别输入至太赫兹固态IQ接收前端下变频，然后进行信号处理与解调。每路信号采用50GBaud、16QAM的单载波调制方式，在离线条件下实现了双极化两路共400Gbps的传输速率。

团队在此基础上进行了实时通信实验验证，将固态接收机的输出信号连至商用电光调制器，实现“光-太赫兹-光”的双极化太赫兹光电混合变频，再由商用实时数字相干光模块解调，实现了125Gbps的实时无误码信息传输。

该系统采用的自研双极化OMT极化隔离度在WR4全频带内优于30dB，插入损耗优于3dB；采用的高性能固态IQ混频接收前端在25GHz带宽内等效插入损耗低于13dB，I-Q隔离度优于15dB。

总结与展望

该团队基于自研的大带宽全固态IQ混频接收前端、高隔离度正交模耦合器、双极化透镜天线，在220GHz太赫兹频段，开展了光电融合的太赫兹通信实验，进行了400Gbps离线传输、125Gbps实时传输的高速通信验证。该系统融合了光波段调制能力强、信号处理技术成熟与太赫兹波段带宽大、无线传输的特点进行了大带宽通信验证，为未来更大带宽、更高速率、更远距离的无线信号传输提供了解决思路，推动了下一代6G通信技术物理层基础研究发展。

该工作由东南大学朱敏教授团队和电子科技大学四川省先进光电集成射频超构芯片技术工程中心张雅鑫教授团队合作，紫金山实验室张教副研究员、电子科技大学周天驰博士后和李文博博士为实验主要完成人员。研究工作得到了东南大学和电子科技大学的大力支持。

审核编辑：汤梓红