问题：随着数据中心互联、算力集群通信等应用对带宽与能效要求不断提高，光电融合与光电单片集成成为提升系统性能的重要路径；但系统规模扩大、器件类型更为异构后，偏振态漂移、调制器偏置点变化等因素容易引发链路波动。传统“多路并行、各自闭环”的控制方式往往需要更复杂的传感、锁定与驱动电路，导致面积、功耗与成本上升，限制了大规模光电融合系统的可扩展性。 原因：在光通信链路中，偏振控制与偏压控制对应不同物理维度的反馈信号与控制目标，既要保证控制精度，也要应对温度变化、器件老化和热串扰等扰动。以往方案通常为不同控制任务配置相对独立的硬件路径，小规模应用尚可，但在高密度集成与多通道并行场景下，会显著放大资源占用；同时，多环并行也会提升系统工程复杂度，增加调试与维护难度。 影响：针对上述瓶颈，华中科技大学与光谷实验室谭旻研究团队提出通用的DTDM控制架构，并完成流片验证，研制出我国首款单片集成光电融合偏振、偏压协同控制芯片。该架构通过统一的误差域映射机制，将马赫—曾德尔调制器（MZM）偏置电压与偏振态功率等不同维度的反馈信息进行归一化处理，使单一电子控制器能够以时分方式复用高精度传感前端、极值锁定逻辑与驱动电路，并在毫秒级时间片内自适应切换偏压控制与偏振控制任务，从而实现异质光器件的单片协同调控。在资源效率上，相比传统并行控制方案，该架构实现44.4%的芯片面积节省与23%的功耗降低；核心控制电路面积约0.255平方毫米、总功耗约2.988毫瓦，为高密度集成提供了更具能效优势的控制基础。 对策：从关键指标看，芯片实现偏压/偏振双重锁定。在偏压控制模式下，具备约0.7弧度线性控制范围与5赫兹跟踪带宽，可抑制热串扰引起的偏置漂移；在偏振控制模式下，实测消光比最高达34分贝，偏振态跟踪分辨率优于0.01弧度每秒，为链路稳定性提供支撑。系统级验证显示，开启协同控制后，可支持100Gbps NRZ信号单模传输；在偏压与偏振双闭环同时运行的情况下，仍实现56Gbps NRZ稳定无误码传输，说明了该架构在真实链路扰动与多环耦合场景下的适配能力。涉及的成果发表于光通信领域期刊《Journal of Lightwave Technology》。 前景：业内普遍认为，面向超大规模、异构光电集成系统，控制电路的面积与功耗将与光器件性能一起成为关键的系统能力。此次DTDM架构以“统一误差域+时分复用控制资源”为核心思路，为减少硬件冗余、提升闭环控制效率提供了可推广的技术路径。随着更高速率、更高集成度的光电系统走向工程化应用，类似的通用控制架构有望在多通道相干/非相干链路、片上互连与光电封装模块中拓展应用，更帮助高速互联在能效、成本与可靠性之间取得更优平衡。此项目得到国家重点研发计划和光谷实验室概念验证项目支持。
该成果展示了我国光电融合协同控制芯片上的研发进展，也为涉及的系统的高密度集成与工程化应用提供了新的技术选择。随着关键技术持续突破，这类面向系统可扩展性的通用控制架构有望加速落地，更支撑高速互联向更高能效、更低成本与更高可靠性演进。