研究进展
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2023年度研究中心代表性成果

来源: 时间:2024-01-18 点击量:


   一、接入领域

      (1)完成重点研发计划项目“面向5G 应用的光传输核心芯片与模块”的研究任务和考核指标。项目开发 3 款高速激光器光芯片、3 款高速 PAM4 电芯片,研制 2 5G 光模块,完成基于项目模块的 5G 业务演示。创新提出波导模场约束的光芯片新机理和 “沟中槽”新结构,有效分离界面缺陷与强光场/强电场,高可靠地提升高温调制带宽,DFB 激光器芯片性能国际一流,可靠性达到业界领先水平;基于该芯片的 25G 光模块产品实现规模化商用;开发创新的自对准深刻蚀工艺和光电协同带宽拓展技术,EML激光器芯片带宽、光功率,TIA芯片带宽和噪声性能相比任务要求显著提高;项目执行期内牵头和参与制定光模块行业标准各 1 项,获批 1 项。

       (2)基于可量产国产工艺平台的大带宽微环调制器PDK开发。2022年完成JFS委托微环调制器PDK开发项目(第一阶段)验收,开发高速硅光微环调制器PDK,并依托SMIC硅光工艺平台流片验证。全面掌握调制器光电带宽扩展机制、光--热器件优化和信号链路仿真,根据实际掺杂工艺参数指导调制器结构参数设计,实现调制器指标带宽>47GHzQ~4160FSR=9.1nm)。依托SMIC硅光工艺平台,流片验证带宽峰化、多段式微环、多腔耦合调制微环等多类创新结构设计。

    (3)开展面向下一代通信系统的超宽带采集技术研究,应用在高速通信测试仪器仪表领域,推出90GSPS40GHz高速实时示波器原型机,突破国外对高速采样芯片与模块的技术封锁,达到了国内领先水准。

    (4)以子课题形式参与2023年信息光子技术专项国家重点研发计划项目(JFS牵头),开展硅基光电子芯片国产化关键技术研究和数据中心典型示范应用。项目目标突破基于国产工艺的高速硅基光电芯片协同设计方法和高效可量产的片上光源集成技术,实现数据中心内部互连用400G/800G硅光芯片国产化及应用示范。

      (5)以课题形式参与JKW基础加强重点项目课题(中电54所牵头),开展基于可编程光子集成阵列的智能光子信号处理芯片研究,完成模块开发和系统样机。项目目标突破大规模光子集成阵列智能控制算法和片上大范围高精准延时控制技术,实现智能光控波束发射/接收芯片和系统,推动光芯片装备应用。

      (6作为下一代光通信系统中的测量仪表,高端示波器一直被国外公司所垄断,阻碍了国内大容量通信与高速接口的发展。团队基于数字频带交织采样技术,联合芯片与整机厂商,打通了高速实时示波器从芯片、算法、系统到整机的研发环节,实现90GSPS40GHz实时采样示波器研发,预期推动过亿元的产业成果转化。


  二、物联网接入领域

     (1)独创可控编码超快激光传感光源和散射增强微结构光纤,构建高性能分布式光纤传感系统,首次实现百km级距离、cm级空间分辨率的分布式探测,成果发表在光学顶刊LightScience and Applications,入选《应用科学学报》第四届高被引论文。核心专利专利技术通过光谷互连实施许可转化(228万元),已在深地资源勘探、基础设施安全监测及高稳定平台振动监测等领域推广应用。

     (2)研制业界领先的轻量化、全固态分布式水声传感光缆,直径仅20mm,声压灵敏度≥-140dB re rad/μPa,响应频带0.5Hz~2kHz,空间分辨率≤0.5m,传感距离10km,相比现有水听技术具有易大范围布放和维护、低成本可量产、超宽频带等显著优势。与广州地质调查局合作,在中国南海首次实现分布式地震拖缆海试,实现20km测线、0.5m高精度海底地震成像;并与719、海军等单位合作已在南海、千岛湖等地成功实现海洋岛礁安全防御和水下目标识别追踪等现场应用。团队与远东控股集团签署战略合作协议,推进海洋探测应用产业化。

    (3)围绕国家电网特高压长距离大容量直流输电重大需求,解决光电式互感器电流测量“稳定性和可靠性”难题,突破传感光纤线性双折射限制 ,推动绝缘抗电磁干扰下一代无源量测技术发展。该成果得到了国网科技部项目支持,并在国家电网特高压1100千伏直流输电工程中古泉换流站和锡盟换流站得到示范应用。


  三、安全接入领域

     ( 1)突破多通道射频光子微波封装核心技术难题,成功研制高性能8通道射频光收发模块,获得华为小批量PO订单137.6万,该技术成果还获得国家重点研发计划项目支持(牵头,总经费1245.68万)。

    (2)创新性引入全频域损伤补偿技术,以“交织分离、频域分析”的方式,结合自动偏置点控制(ABC)技术,实现了超高速相干光系统的通道时延、频响涨落等频域损伤的高精度补偿,首次在64GBaud-class的相干光收发模块中实现了96GBaud Nyquist-16QAM的相干接收,性能优于24% OH软判决误码性能。成果入选Nature旗下期刊communications engineering,并获得国家自然科学基金重点项目支持。

    (3)突破光网络物理层安全光传输机制面临的与现有光通信系统兼容性差的技术难题,创新提出模数协同多域变换技术,以“数字传输、模拟同步、双域协同加密”的方式,首次实现了单波速率百Gbps级距离千公里级的高速率长距离安全光传输,成果入选Nature旗下期刊communications engineering。已成功研制关键模块和原理样机,并在烽火通信进行了现网验证。获得湖北省重点研发计划课题、深圳市自然科学基金、华为横向等项目支持。


  四、智能业务接入领域

    (1)团队从体系结构、系统软件、分布式扩展、编程模型等多个层次开展多层级内存型存储系统的研究,提出了多级内存访存足迹局部性理论和可重构的异构内存架构,并构建了支持多层级大内存的系统软件栈,攻克了异构内存地址转换加速、索引结构设计、内存动态管理、应用透明移植、持久内存事务机制等方面的一系列难题。在此基础上,把内存分级拓展到分布式环境下,实现了以持久内存为中心的分布式内存池系统,并解决了数据可靠持久化、一致性和并发控制、多副本容错等关键问题。基于该内存型存储系统的KV存储系统、文档数据库等应用在低延迟、高吞吐等方面有明显优势,为“每bit极致性价比的下一代存储”难题的基于新型内存介质的高效数据管理问题,探索了一条非常有价值的技术路径。获得华为公司奥林帕斯先锋奖。

   ( 2)图计算中的图是一种抽象的数据结构。图计算是分析事物关联关系图的核心技术,是大数据处理的主流模式之一,应用场景十分广泛。但在大数据时代,图数据规模大,使得传统图计算系统吞吐量低。团队深耕多年,创造性的提出多项核心技术,开发了面向并发图计算的首创产品——高性能软硬协同并发图计算系统,命名为“图脑”。图脑系统与现有系统相比,在并发图计算上,性能提升巨大,处于世界先进水平,蝉联第25Graph 500榜单上SSSP性能全球第一。获得第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛全国金奖以及2023年中国国际大学生创新大赛全国金奖。


  五、宽带无线接入领域

       (1)设计了Fiber to the Radio/C-WAN构架,实现了FTTR性能大幅度提升,能够很好解决FTTR中的干扰协调问题和大规模无线接入问题,并发布FTTR白皮书;

       (2)与华为合作研发FTTR核心技术,签订横向合作项目5项,总经费超过1000万,核心技术使华为FTTR产品质量获得大幅度提升,助力华为FTTR产品市场占有率位居全球第一。

      (36G信道预测技术获得重大进展,性能处于领先地位。

 

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