新型集成微波光子滤波器助力下一代无线通信

微波光子滤波器因其宽频率范围可调和多功能滤波特性，受到学术界和产业界的广泛关注。新兴的光子集成技术还能有效克服尺寸、可靠性和成本方面的障碍。因此，作为射频前端的关键组成部分，集成微波光子滤波器芯片能有效解决上述问题，成为通向下一代无线通信领域最具潜力的技术路径之一。

然而，以往的研究需要依赖复杂度极高的可编程光子器件网络来实现多功能可重构滤波。同时，链路仍需使用如移相器、电桥等分立射频器件来支持多功能重构。这对于需要大规模部署的工业场景而言，成本、能耗以及延时并没有得到很好的优化，也不符合6G发展理念中更轻量级、更简洁而非更复杂的要求。

整个硅基芯片的架构可以分为四个部分：相位调制器作为射频信号的输入，将电信号调制到光域；双环可以作为一个开关来整形调制格式，调控相位调制信号的下边带，实现带通和带阻功能切换；可调微环是处理信号的核心单元，耦合区由非对称马赫曾德尔干涉仪组成，可实现微环Q值的变化，同时结合双环，可以进一步实现通带可调和阻带抑制可调的功能；光电探测器作为射频信号的输出端，从光信号中恢复出射频信号（图 1所示）。

实验测试证明，该滤波器工作性能卓越，调谐范围高达30 GHz，3 dB通带带宽可在 ~ 200 MHz至 ~ 2 GHz之间调整，最大阻带抑制比可达61 dB。团队进一步演示了该集成芯片在不同无线高速通信场景中的应用。在镜像干扰抑制实验中，接收信号的误差向量幅度（EVM）由原来的64.43%降至24.48%，证明了该硅基芯片的滤波性能。

王兴军教授表示：“相比于我们在2021年于Photonics Research （PRJ.427393）上发表的工作，这项研究不仅性能更优越，而且设计时遵循未来6G通信发展的理念，整体架构更轻量化，仅需少量控制端口便可实现更多滤波功能，并减轻了对传统射频器件的依赖。”

主要研究方向：集成微波光子学及其应用、新型光电器件设计

陶子涵，2020年本科毕业于西安电子科技大学物理与光电工程学院，2020年至今于北京大学信息科学技术学院攻读博士学位。主要研究方向为集成微波光子学及新型集成光电器件设计，目前已发表论文10余篇，其中以第一作者发表期刊及会议论文4篇。

主要研究方向：硅基集成微波光子学

主要研究方向：新型集成光电子信息系统

主要研究方向：光电子集成芯片与信息系统

王兴军，北京大学二级教授、博士生导师、电子学院副院长、副书记、区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室副主任。教育部纳光电子前沿科学中心副主任、国务院学科评议组成员、教育部青年长江学者（2015），教育部新世纪优秀人才（2013），科技部重点研发计划项目负责人、国家自然科学基金重点项目负责人（2次）。近五年，以第一/通讯作者在Nature、Nature Photonics、Nature Communications等期刊发表论文60余篇，在OFC、CLEO等学术会议发表论文20余篇，SCI他引2500余次，授权发明专利30余项，OFC、CLEO、OECC、ACP等国际会议邀请报告50余次。代表性成果入选2013、2016、2021 ACP PDP论文、2022 OFC PDP论文、2022中国十大科技创新奖、2022中国光学十大进展、2022中国光学十大社会影响力事件、2022中国半导体十大研究进展提名奖等奖项。部分成果获得2021年北京市科学技术奖自然科学二等奖。作为主编撰写专著2本：《硅基光电子集成技术-光波导放大器与激光器》和《硅基集成微波光子技术》。获得北京大学优秀教师、北京大学优秀共产党员、北京大学教学优秀奖、北京大学教学成果奖等荣誉。培养学会、学校优博/优硕6人次。

编辑 | 木拉提·满苏尔