我國科學(xué)家在6G無線通信領(lǐng)域取得重大突破光電融合芯片引領(lǐng)未來

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2025-08-31 12:56:52 手機(jī)光明網(wǎng)

北京大學(xué)王興軍教授、舒浩文研究員和香港城市大學(xué)王騁教授聯(lián)合團(tuán)隊(duì)于8月27日晚在《自然》雜志在線發(fā)表了一項(xiàng)重要科研成果。他們研發(fā)出首款基于光電融合集成技術(shù)的自適應(yīng)全頻段高速無線通信芯片，為6G通信技術(shù)實(shí)用化奠定了硬件基礎(chǔ)。這款芯片僅指甲蓋大小，卻能調(diào)度從微波、Sub 6GHz到毫米波甚至太赫茲的全頻段資源，數(shù)據(jù)傳輸速率超過120Gbps，徹底打破了傳統(tǒng)電子器件“一個(gè)頻段一套設(shè)備”的限制。

當(dāng)前，我們正步入一個(gè)萬物互聯(lián)的時(shí)代，6G網(wǎng)絡(luò)不僅需要支撐虛擬現(xiàn)實(shí)、智慧工廠等對(duì)帶寬和時(shí)延極其敏感的應(yīng)用，還要在偏遠(yuǎn)山區(qū)、深?？仗斓葟?fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋。不同頻段各有優(yōu)劣：高頻段數(shù)據(jù)資源豐富、速率極高，但難以遠(yuǎn)距傳輸；低頻段穿透性強(qiáng)、覆蓋廣，但容量有限?；诩冸娮蛹夹g(shù)的傳統(tǒng)無線設(shè)備受限于材料和結(jié)構(gòu)，往往只能在一個(gè)頻段工作，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備冗贅、難以動(dòng)態(tài)調(diào)度頻譜資源。真正實(shí)現(xiàn)“全頻段自適應(yīng)利用”始終是產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界面臨的核心難題。

研究團(tuán)隊(duì)選擇了光電融合的技術(shù)路線，利用先進(jìn)的薄膜鈮酸鋰光子材料，提出“超寬帶光電融合無線收發(fā)引擎”這一全新架構(gòu)。該芯片最關(guān)鍵的突破在于實(shí)現(xiàn)了頻率可廣泛、快速、精準(zhǔn)重構(gòu)的片上集成光電振蕩器。該系統(tǒng)借助高精度光學(xué)微環(huán)鎖定頻率，能在0.5GHz至115GHz近乎八個(gè)倍頻程的超寬范圍內(nèi)，快速、精準(zhǔn)、低噪聲地生成任意頻點(diǎn)的通信信號(hào)。這標(biāo)志著在極高頻率下，信號(hào)質(zhì)量仍然穩(wěn)定如初。這意味著，只需單一芯片即可替代以往多套不同頻段無線設(shè)備的功能，真正實(shí)現(xiàn)“一芯多用”、動(dòng)態(tài)調(diào)頻，在尺寸、功耗與性能之間取得前所未有的平衡。

在實(shí)際測試中，該系統(tǒng)表現(xiàn)出驚人的性能一致性：全頻段內(nèi)通信質(zhì)量平滑穩(wěn)定，高端頻段未有衰減，大于120Gbps的傳輸速率已完全達(dá)到6G通信的峰值指標(biāo)要求。此外，該芯片還展現(xiàn)出強(qiáng)大的“環(huán)境智能”：當(dāng)某一頻段受到干擾或阻塞時(shí)，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、自動(dòng)跳頻至清晰頻段，始終保持通信暢通無阻。

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