【儀表網 研發快訊】2月19日，國際學術期刊《自然》(Nature)在線發表了題為“Integrated photonics enabling ultra-wideband fibre-wireless communication”(集成光子學助力超寬帶光纖-無線通信)的研究論文。該研究由上海科技大學陳佰樂教授團隊、北京大學王興軍教授-舒浩文研究員團隊、鵬城實驗室余少華院士團隊及多家科研機構聯合攻關，通過開發超高帶寬的集成光子器件，成功打通了光纖通信與無線通信之間的“帶寬鴻溝”，實現了單路超500 Gbps的光纖傳輸和400 Gbps的無線傳輸。
隨著萬物互聯(IoE)時代的到來，未來的通信網絡不僅需要極高的單路傳輸速度，更需要光纖有線網絡與無線接入網絡之間的無縫融合。然而，長期以來，光纖通信巨大的帶寬資源與無線通信相對有限的頻率資源之間存在嚴重的不對稱，這成為了制約6G通信、遠程醫療及大規模數據中心互聯的瓶頸。
針對這一挑戰，研究團隊基于薄膜鈮酸鋰(TFLN)調制器和單行載流子光電二極管(UTC-PD)，研發出一套超寬帶(UWB)集成光子學方案。其核心在于研發了性能指標處于世界領先地位的光電(OE)與電光(EO)轉換器件——即改良后的單行載流子光電二極管(UTC-PD)與薄膜鈮酸鋰(TFLN)調制器，兩者的3-dB帶寬均超過了250 GHz。利用這種極致的器件性能，團隊在光纖傳輸中實現了512 Gbps的單路超高數據速率，并在無線領域達成了400 Gbps的太赫茲(THz)高速通信。此外，系統通過全光輔助的超寬帶無線方案，在138至223 GHz的頻譜范圍內實現了跨越86個通道的實時 8K 視頻無縫傳輸，其接入帶寬密度比傳統 5G 協議提高了一個數量級，為6G通信邁向高吞吐、低延遲的有線-無線融合網絡鋪平了道路。
北京大學信息工程學院、鵬城實驗室與北京大學電子學院聯合培養博士研究生張云皓，北京大學電子學院舒浩文研究員，北京大學電子學院博士研究生郭藝君，國家信息光電子創新中心高級工程師周佩奇以及上海科技大學信息科學與技術學院博士研究生王魯玉為論文共同第一作者。北京大學電子學院王興軍教授、鵬城實驗室余少華院士、上海科技大學信息科學與技術學院陳佰樂教授以及北京大學電子學院舒浩文研究員為論文的共同通訊作者。相關器件加工測試得到上海科技大學材料器件中心及信息科學與技術學院電子學科平臺的支持。
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