广东工业大学喻张俊:矢量光谱分析技术赋能光互联产业升级
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来源:C114
随着AI计算中心市场规模扩大,光芯片产业爆发式增长,对测试仪器需求迫切。喻张俊团队研制出自校正光矢量分析仪,性能优于国外竞品,已应用于薄膜铌酸锂等测试,未来将致力于高性能测试装备研制。

C114讯 6月25日消息(兰茜)随着AI计算中心市场规模逐年扩大,光芯片产业迎来爆发式增长,而光谱分析技术在光通信与光传感领域发挥至关重要的基石作用,因此,光子器件对宽波段、高分辨、全矢量、高效率测试仪产生迫切需求。

6月25日,CIOE中国光博会联合C114通信网举办了“2026中国光通信高质量发展论坛——光纤智能传感技术专场”线上研讨会。会上,广东工业大学副教授喻张俊发表《矢量光谱分析技术:进展、挑战与展望》的主旨演讲,系统介绍了其团队在矢量光谱分析仪领域的原创技术突破与样机实测成果。

算力浪潮驱动光互联变革,测试仪器市场需要巨大

当前,生成式AI大模型算力需求以每2年400倍的速率呈指数级爆发,对底层算力基础设施提出了前所未有的挑战,部署大规模、超节点智算集群是破局关键已成为业界共识。在此演进过程中,底层数据传输技术正经历“光进铜退”的巨大变革,光模块与光芯片被推向了新一代计算集群的核心枢纽位置,产业迎来爆发式增长。

喻张俊表示,从研发与制备流程来看,测试贯穿光电器件及组件设计、制造、封装、应用的全生命周期。

其中,晶圆级测试作为核心环节,直接决定产品的综合良率与生产成本,是产业链发展的重中之重,全光互联技术的演进将对晶圆级光学测试仪器产生巨大的市场需求,但该领域高端仪器由海外企业主导,国产化率低。

光芯片的晶圆级测试,指的是在晶圆状态下,对无源器件部分的光传输特性和有源器件部分的光电和电光特性进行的测试。本次研讨会主要聚焦于无源器件测试方面,主要为幅度、相位及偏振等多维特征的矢量光谱测试。能实现这样测试功能的仪器,业内称为光矢量分析仪。

自研自校正光矢量分析仪,攻克行业痛点

喻张俊团队调研了现有光矢量分析仪的研究现状,他指出现有光矢量分析仪无法兼具宽波段、高分辨、全矢量、高效率能力,如何产生宽波段、正交偏振的扫频激光以及如何实现高分辨的全矢量光谱分析成为“卡脖子”的关键问题。

针对上述挑战,喻张俊团队提出定制偏振合束器,解决偏振调控难题,实现低串音正交偏振对准以及正交偏振时延倍增,在傅里叶变换极限下,显著提高频率分辨率的创新思路。

基于此,喻张俊团队成功研制了OVA-I型自校正光矢量分析仪样机,在波长精度、动态范围、频率分辨率等指标上,优于国外竞品,此外,OVA-II型工程样机研制正在推进中。

其核心创新在于两点:一是幅度误差校正,标定失衡的正交偏振问询功率,实现幅度误差校正;二是波长误差校正,采用重采样校正扫频非线性技术以及两点法校准绝对波长,两点法波长校正后,其余特征峰的波长精度≤0.45pm。

典型器件测试应用,实测性能领先海外竞品

当前薄膜铌酸锂已被视为下一代光模块核心引擎,在完成自校正光矢量分析仪性能验证后,首先针对薄膜铌酸锂微环谐振腔开展测试应用。

喻张俊介绍,受限于200MHz的采样分辨率,国外仪器无法有效分辨该器件的劈裂模式特征,而该样机在偏振相关损耗、群延迟以及色散等参数的光谱特性测量方面,展现出更高的测量精度与细节还原度。

喻张俊进一步介绍,近期团队在光谱分辨率指标上取得进一步突破,目前已成功应用于平均因数Q值超过108的超高Q值微腔测试中。

对于此类微腔,传统方法局限性在于光谱覆盖范围极其有限,而团队应用自研光矢量分析仪,以10nm每秒的扫描速度,仅需一秒钟即可实现10nm波长范围内200kHz分辨率幅度、相位及偏振光谱等多维参数的精密测量。

反谐振空芯光纤作为有望在下一代数据中心实现大规模应用的关键传输介质,正受到业界广泛关注。

为验证光矢量分析仪在空芯光纤测试中的实用价值,喻张俊团队对同一批次长度分别为10米和40米的两段反谐振空芯光纤进行了多维矢量参数测试实验,结果表明,该系统能够高效精准地获取其在C+L波段下的损耗、群延迟及偏振相关损耗等关键指标的光谱特征。团队正在开展公里级以上反谐振空芯光纤的测试,结果将于近期报道。

应用前景广阔,突破物理指标成核心挑战

在演讲最后,喻张俊指出,追求更高的光谱分辨率是该领域发展的永恒主题,核心限制因素主要在于激光光源的本征相关指标。

当前系统的高性能实现仍高度依赖进口核心器件,如何突破物理指标的性能极限,并逐步解决关键核心器件的自主可控问题,是该技术未来走向产业化应用所面临的核心挑战,亟待突破。

此外,除了上述光通信场景,基于幅/相/偏矢量光谱分析的多参量同时传感技术,在海洋探索、仿生感知等领域同样展现出广阔的应用前景。

面向光子器件对宽波段、高分辨、全矢量、高效率测试的迫切需求,喻张俊表示团队将始终致力于高性能、自主可控光矢量分析仪的研制与攻关,旨在为我国高子产业的高质量发展提供坚实的测试装备支撑。