【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】2月19日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)在線發(fā)表了題為“Integrated photonics enabling ultra-wideband fibre-wireless communication”(集成光子學(xué)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(xué)陳佰樂教授團(tuán)隊、北京大學(xué)王興軍教授-舒浩文研究員團(tuán)隊、鵬城實驗室余少華院士團(tuán)隊及多家科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)，通過開發(fā)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(xiàn)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(lián)(IoE)時代的到來，未來的通信網(wǎng)絡(luò)不僅需要極高的單路傳輸速度，更需要光纖有線網(wǎng)絡(luò)與無線接入網(wǎng)絡(luò)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(yán)重的不對稱，這成為了制約6G通信、遠(yuǎn)程醫(yī)療及大規(guī)模數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的瓶頸。
針對這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊基于薄膜鈮酸鋰(TFLN)調(diào)制器和單行載流子光電二極管(UTC-PD)，研發(fā)出一套超寬帶(UWB)集成光子學(xué)方案。其核心在于研發(fā)了性能指標(biāo)處于世界領(lǐng)先地位的光電(OE)與電光(EO)轉(zhuǎn)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(diào)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(tuán)隊在光纖傳輸中實現(xiàn)了512 Gbps的單路超高數(shù)據(jù)速率，并在無線領(lǐng)域達(dá)成了400 Gbps的太赫茲(THz)高速通信。此外，系統(tǒng)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(nèi)實現(xiàn)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(tǒng) 5G 協(xié)議提高了一個數(shù)量級，為6G通信邁向高吞吐、低延遲的有線-無線融合網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路。
北京大學(xué)信息工程學(xué)院、鵬城實驗室與北京大學(xué)電子學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生張云皓，北京大學(xué)電子學(xué)院舒浩文研究員，北京大學(xué)電子學(xué)院博士研究生郭藝君，國家信息光電子創(chuàng)新中心高級工程師周佩奇以及上海科技大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生王魯玉為論文共同第一作者。北京大學(xué)電子學(xué)院王興軍教授、鵬城實驗室余少華院士、上海科技大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳佰樂教授以及北京大學(xué)電子學(xué)院舒浩文研究員為論文的共同通訊作者。相關(guān)器件加工測試得到上海科技大學(xué)材料器件中心及信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院電子學(xué)科平臺的支持。
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