2025年11月17日，华中科技大学集成电路学院毕晓君教授团队在微波光子集成电路领域的最新研究成果以“A Monolithic SiGe Electronic-Path With CMRR-Enhanced Active Balun-Based Phase Shifter for Parity-Time Symmetric Optoelectronic Oscillator”为题刊登在集成电路设计领域权威期刊IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS—I (TCAS-I)上，论文第一作者为我院博士生李俭，通讯作者为毕晓君教授。
研究难点
光电振荡器(OEO)于1996年被首次提出，这是一种将光子和电子元件结合在反馈回路中的混合光电子系统。由于光纤的低损耗特性，可以在微波频率下轻松实现 µs 范围的时间延迟，同时保持几乎可以忽略的损耗，这意味着可以构建高Q值的谐振器。虽然，OEO有良好的性能，但其也伴随着难以克服的困难：
过长的光纤会减少OEO的自由光谱范围（FSR），即潜在振荡模式之间的频率间隔。这会导致边模抑制效果下降。传统OEO结构仍然需要滤波器来选择模式，且一些实现方案采用了极窄带滤波器，如腔体滤波器，这极大阻碍了系统级电路的小型化。
核心亮点
图1 (a)所提宇称-时间(OT)对称光电子振荡器结构，
(b)所提PT对称光电子振荡器的原理。
为解决上述问题，研究团队构建了以有源巴伦为基础的360°连续可调电学移相器，通过电学域相位调节破解PT对称OEO的频率对齐难题。
图2（a）光电子振荡器芯片照片
（b）OEO调节范围测试结果（c）相位噪声测试结果
（d）边模抑制测试结果
1. 前馈耦合电容(FCC)结构：系统性解决高频CMRR恶化难题，使有源巴伦在4-12GHz工作频段内CMRR>32dB，该结构将输出失衡误差从10°/0.5dB降至0.39°/0.43dB，直接提高了整体移相器的精度。
2. 360°宽带高精度矢量叠加移相器：基于三阶多相滤波器（PPF）+Gilbert单元矢量调制器，实现360°连续电调移相，RMS相位误差仅2.4°，增益误差<0.6 dB (4-12GHz）
3. 闭环频率对齐机制：通过电学域移相器闭环调控，首次实现PT对称OEO的振荡模式频率与滤波器增益峰值动态对齐，解决频率偏移导致的边模抑制劣化问题。
芯片基于250 nm SiGe BiCMOS工艺制造。PT对称OEO实现了4-12 GHz的频率调谐范围，在10 kHz偏移处使用300米长光纤时，相位噪声为-110.4 dBc/Hz，SMSR 为47.3 dB。此外，所提出的OEO和电路径集成电路展示了一条实现高度集成OEO的可行路径。
