利用先進(jìn)的薄膜鈮酸鋰光子材料，我國學(xué)者研發(fā)出全球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。該成果27日刊登于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》。
傳統(tǒng)電子學(xué)硬件僅可在單個(gè)頻段工作，不同頻段的器件依賴不同的設(shè)計(jì)規(guī)則、結(jié)構(gòu)方案和材料體系，難以實(shí)現(xiàn)跨頻段工作。由北京大學(xué)教授王興軍等人合作研發(fā)的這款集成芯片，具有寬帶無線與光信號轉(zhuǎn)換、低噪聲載波本振信號協(xié)調(diào)、數(shù)字基帶調(diào)制等能力，成功彌合了不同頻段設(shè)備的“段溝”。
基于該芯片，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出高性能光學(xué)微環(huán)諧振器的集成光電振蕩器（OEO）架構(gòu)。相比傳統(tǒng)基于倍頻器的電子學(xué)方案，該片上OEO系統(tǒng)借助高精度光學(xué)微環(huán)“鎖定”頻率，首次實(shí)現(xiàn)了在0.5千兆赫至115千兆赫超寬頻段內(nèi)，快速、精準(zhǔn)、低噪聲地生成任意頻點(diǎn)的通信信號。新系統(tǒng)既可調(diào)度數(shù)據(jù)資源豐富、速率極高卻難遠(yuǎn)距離傳輸高頻段，也可調(diào)度穿透性強(qiáng)、覆蓋廣卻容量有限的低頻段，攻克了以往系統(tǒng)無法兼顧帶寬、噪聲性能與可重構(gòu)性的難題，是一次里程碑式突破。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，新系統(tǒng)傳輸速率超過120千兆比特/秒，滿足6G通信峰值速率要求，且端到端無線通信鏈路在全頻段內(nèi)性能一致。這為6G通信在太赫茲乃至更高頻段頻譜資源的高效開發(fā)掃清了障礙。
王興軍表示，該芯片將為“AI（人工智能）原生網(wǎng)絡(luò)”奠定硬件基礎(chǔ)。它可通過內(nèi)置算法動(dòng)態(tài)調(diào)整通信參數(shù)，應(yīng)對復(fù)雜電磁環(huán)境，也可使未來的基站和車載設(shè)備在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)精準(zhǔn)感知周圍環(huán)境，拉動(dòng)寬頻帶天線、光電集成模塊等關(guān)鍵部件升級，帶來從材料、器件到整機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的全鏈條變革。
利用先進(jìn)的薄膜鈮酸鋰光子材料，我國學(xué)者研發(fā)出全球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。該成果27日刊登于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》。
傳統(tǒng)電子學(xué)硬件僅可在單個(gè)頻段工作，不同頻段的器件依賴不同的設(shè)計(jì)規(guī)則、結(jié)構(gòu)方案和材料體系，難以實(shí)現(xiàn)跨頻段工作。由北京大學(xué)教授王興軍等人合作研發(fā)的這款集成芯片，具有寬帶無線與光信號轉(zhuǎn)換、低噪聲載波本振信號協(xié)調(diào)、數(shù)字基帶調(diào)制等能力，成功彌合了不同頻段設(shè)備的“段溝”。
基于該芯片，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出高性能光學(xué)微環(huán)諧振器的集成光電振蕩器（OEO）架構(gòu)。相比傳統(tǒng)基于倍頻器的電子學(xué)方案，該片上OEO系統(tǒng)借助高精度光學(xué)微環(huán)“鎖定”頻率，首次實(shí)現(xiàn)了在0.5千兆赫至115千兆赫超寬頻段內(nèi)，快速、精準(zhǔn)、低噪聲地生成任意頻點(diǎn)的通信信號。新系統(tǒng)既可調(diào)度數(shù)據(jù)資源豐富、速率極高卻難遠(yuǎn)距離傳輸高頻段，也可調(diào)度穿透性強(qiáng)、覆蓋廣卻容量有限的低頻段，攻克了以往系統(tǒng)無法兼顧帶寬、噪聲性能與可重構(gòu)性的難題，是一次里程碑式突破。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，新系統(tǒng)傳輸速率超過120千兆比特/秒，滿足6G通信峰值速率要求，且端到端無線通信鏈路在全頻段內(nèi)性能一致。這為6G通信在太赫茲乃至更高頻段頻譜資源的高效開發(fā)掃清了障礙。
王興軍表示，該芯片將為“AI（人工智能）原生網(wǎng)絡(luò)”奠定硬件基礎(chǔ)。它可通過內(nèi)置算法動(dòng)態(tài)調(diào)整通信參數(shù)，應(yīng)對復(fù)雜電磁環(huán)境，也可使未來的基站和車載設(shè)備在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)精準(zhǔn)感知周圍環(huán)境，拉動(dòng)寬頻帶天線、光電集成模塊等關(guān)鍵部件升級，帶來從材料、器件到整機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的全鏈條變革。
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