当你用手机上网时

数据其实在两张网络中“接力”

一张光纤网络，一张无线网络

长期以来，这两张网络各自独立设计

很难无缝衔接

成为了数据传输的瓶颈

北京时间2月19日

北京大学电子学院

王兴军教授-舒浩文研究员团队

与鹏城实验室余少华院士团队

上海科技大学陈佰乐副教授课题组

国家信息光电子创新中心肖希研究员团队等合作

在《自然》（Nature）上在线发表研究论文

在下一代无线通信（6G）

及光通信领域取得突破性进展

在国际上首次实现了光纤与无线通信的“无缝融合”

打破三项世界纪录

为6G时代的到来提供了关键支撑

论文截图

光纤通信追求极致带宽、低损耗

而无线通信强调频谱利用、灵活接入

两者长期采用不同物理机制

尤其在迈向6G的太赫兹频段时

传统电子倍频链面临带宽受限和噪声积累问题

很难同时满足超高速有线与无线需求

这项研究的核心思路

是用集成光子学作为统一平台

提出集成“光纤-无线融合通信”概念

并在硬件器件和软件算法两方面均实现颠覆性突破

集成光子系统驱动的全光超宽带电信互联系统概念图

研究团队研制出超宽带光电融合集成芯片

实现超过250GHz的电-光-电转换能力

从原理上突破传统电子架构限制

在此基础上

实现光纤通信单通道512Gbps

太赫兹无线通信单通道400Gbps

刷新三项世界纪录

并且同一套核心器件和算法

同时适用于光纤和无线场景

这是首次在“物理层”弥合两大通信体系之间的带宽鸿沟

超宽带电光-光电转换集成光子芯片关键性能表征

研究团队还引入AI技术

提出一种基于神经网络的数字信号处理算法

显著提升系统在复杂环境中的稳定性

在模拟6G大规模接入场景中

系统成功支持86路8K高清视频同时稳定传输

带宽能力较当前5G提升一个数量级

多通道高清视频实时传输结果图

除实现超大容量通信外

该系统在能耗、成本、规模化部署等其他方面

也表现出卓越的性能

在6G基站、无线数据中心等场景中

展现出极具潜力的应用前景

《自然》期刊三位审稿人

均对文章给予高度评价

认为实验“艰巨而卓越并刷新多项世界纪录”（“heroic and record-setting”“Multiple world records have been achieved in this work）

指出“该研究对融合光学/太赫兹通信系统的进步作出了重要贡献”（it makes a significant contribution to the advancement of converged optical/THz communication systems） 

更为重要的是

该成果的所有关键技术和制备

均基于全国产集成光学工艺平台

无需传统微电子先进制程工艺

助力我国在半导体芯片领域实现换道超车

研究团队期待

这项研究成果能成为

下一代电信通信技术革命的技术引擎

带动整个产业生态的协同创新与突破发展

实现我国在信息通信领域

从跟跑、并跑到领跑的跨越式发展

未来，团队将推动系统进一步单片集成

实现从激光器到天线的微型化收发模组

同时，他们正将成果拓展到

太赫兹雷达、光谱测量和成像等领域

为相关应用提供

紧凑、高效且经济的解决方案

论文作者、合作者 

北京大学深圳研究生院、鹏城实验室与北京大学电子学院联合培养博士研究生张云皓，北京大学电子学院研究员舒浩文，北京大学电子学院博士研究生郭艺君，国家信息光电子创新中心高级工程师周佩奇（北京大学2021届博士毕业生），上海科技大学信息科学与技术学院博士研究生王鲁玉为本论文共同第一作者。王兴军、余少华、陈佰乐和舒浩文为本论文共同通讯作者。主要合作者还包括鹏城实验室王磊研究员、贺志学研究员及许兆鹏助理研究员，国家信息光电子创新中心总经理肖希，香港科技大学（广州）童业煜助理教授及博士研究生鲁凯航，北京信息科技大学秦军副教授及硕士研究生孙瑜，北京大学电子学院博士研究生蔡健洋、姚力远、杨林山及韩昌灏（2023届博士毕业生），上海科技大学信息科学与技术学院博士研究生李林泽、龙天宇及张周泽。该研究得到了科技部国家重点研发计划青年科学家项目，国家自然科学基金重点项目、重大科研仪器研制项目、青年科学基金项目（B类、C类）以及鹏城实验室重大攻关等项目的资助。

来源 | 北京大学融媒体中心、北京大学科学研究部、光明日报

排版 | 岳羽辰

编辑&责编 | 岁寒 

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