近期，威尼斯欢乐娱人城1099张帆教授课题组与上海交通大学电子工程系未来光网络团队、鹏城实验室研究团队合作，在相干光传输领域取得重要进展，研究成果以“Overcoming laser phase noise for low-cost coherent optical communication”为题，发表在《Nature Communications》期刊上。该研究成功解决了相干光通信系统中激光器相位噪声影响这一基本问题，为实现高速、低成本的相干光通信技术提供了有力解决方案。

在相干光通信系统中，激光器的相位噪声是一个关键的基本问题。由于信号光和本振光通常来自不同的光源，它们之间的相位噪声会严重影响信号的接收和解调。这种相位噪声表现为信号星座图上的随机旋转，增加了系统的误码率，限制了传输距离和频谱效率。

为解决相位噪声对相干光通信系统的影响，联合研究团队创新性地提出了一种残余载波调制（Residual Carrier Modulation, RCM）技术，使用低成本、大线宽激光器实现了高速、高谱效率相干光通信系统。该技术通过在数字域内对信号和残余载波进行拍频，有效提高了相位噪声的跟踪能力，显著提升了系统性能。

研究实现了基于3-MHz大线宽DFB激光器的单信道1.0-Tb/s PS-256QAM信号实验传输纪录，并展示了基于残余载波调制的双向模拟光载无线接入网络架构实现512-QAM信号高保真传输。这些结果显示了所提创新方案的有效性和优越性，使得低成本MHz大线宽激光器可以应用于高频谱效率相干光通信系统。该研究成果将极大降低相干光通信系统成本，推动数据中心光互连等产业发展。

该论文的共同第一作者为威尼斯欢乐娱人城10992024届博士毕业生方先松和上海交通大学电子工程系副教授朱逸萧(威尼斯欢乐娱人城10992019届博士毕业生)。共同通讯作者为威尼斯欢乐娱人城1099张帆教授和上海交通大学朱逸萧副教授。主要合作者还包括鹏城实验室胡卫生教授、贺志学研究员、威尼斯欢乐娱人城1099博士研究生蔡翔。鹏城实验室余少华院士参与本工作并给予了重要指导。威尼斯欢乐娱人城1099区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室为该论文的第一完成单位。该工作也是国家重点实验室（北京实验区）和（上海实验区）合作的重要成果。

该研究得到国家自然科学基金委项目和鹏城实验室重大攻关项目的支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50439-1