【產(chǎn)通社，3月5日訊】北京大學(xué)（Peking University）官網(wǎng)消息，電子學(xué)院王興軍教授-舒浩文研究員團(tuán)隊(duì)與鵬城實(shí)驗(yàn)室余少華院士團(tuán)隊(duì)、上�？萍即髮W(xué)陳佰樂副教授課題組、國家信息光電子創(chuàng)新中心肖�？偨�(jīng)理團(tuán)隊(duì)等合作，在下一代無線通信（6G）及光通信領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，在國際上首次提出了集成“光纖-無線融合通信”概念，率先實(shí)現(xiàn)了光纖和無線通信系統(tǒng)間的跨網(wǎng)絡(luò)無縫融合。通過自研的超寬帶光電融合集成芯片和AI賦能的先進(jìn)均衡算法，該研究所研發(fā)的系統(tǒng)在電信通訊的所有主要場景中（包括光纖、無線及其混合鏈路）均能支持創(chuàng)世界紀(jì)錄的數(shù)據(jù)傳輸速率，實(shí)現(xiàn)“一套系統(tǒng)、跨場景復(fù)用”。

研究團(tuán)隊(duì)采用集成光學(xué)方案，實(shí)現(xiàn)了250GHz以上超大帶寬的光電/電光轉(zhuǎn)換器件，薄膜鈮酸鋰調(diào)制器（TFLNMZM）和磷化銦探測器（InP UTC-PD）帶寬均創(chuàng)紀(jì)錄�；谏鲜銎骷�，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了光纖-無線一體化融合系統(tǒng)演示，光纖通信實(shí)現(xiàn)破紀(jì)錄的單通道256Gbaud（512Gbps）信號(hào)傳輸，太赫茲無線通信實(shí)現(xiàn)破紀(jì)錄的單通道400Gbps信號(hào)傳輸，并完成了86路8K高清實(shí)時(shí)視頻的無線傳輸演示。這一里程碑式的突破有望重塑電信通訊系統(tǒng)架構(gòu)，為未來全光互聯(lián)的愿景奠定研究基礎(chǔ)，推動(dòng)我國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展。

近年來，隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展，更高密度、更高性能算力成為未來人工智能領(lǐng)域競爭中的關(guān)鍵一環(huán)。如何實(shí)現(xiàn)算力芯片間及大規(guī)模數(shù)據(jù)中心內(nèi)更高速的互聯(lián)成為制約算力資源發(fā)展的重要瓶頸。與此同時(shí)，星地通訊、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等日益增長的泛在接入需求對(duì)以太赫茲（THz）通信為代表的下一代移動(dòng)通信技術(shù)提出了更高容量和更低時(shí)延的挑戰(zhàn)。此外，面向未來“萬物互聯(lián)”時(shí)代，一個(gè)電信通訊網(wǎng)絡(luò)中的長期痛點(diǎn)也愈發(fā)突出：光纖通信與無線通信在信號(hào)架構(gòu)與硬件約束上存在帶寬鴻溝，阻礙了統(tǒng)一的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致兩者難以在同一套基礎(chǔ)設(shè)施上實(shí)現(xiàn)高速且兼容的端到端傳輸。

針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)提出了集成“光纖-無線融合通信”概念，并在硬件器件和軟件算法兩方面均實(shí)現(xiàn)顛覆性突破。研究團(tuán)隊(duì)基于先進(jìn)的薄膜鈮酸鋰光子材料平臺(tái)和改進(jìn)型單行載流子光電探測器結(jié)構(gòu)，成功實(shí)現(xiàn)超過250GHz的寬帶平坦電-光-電轉(zhuǎn)換鏈路，從原理上規(guī)避了傳統(tǒng)電學(xué)倍頻鏈中的帶寬限制和噪聲積累，在有線和無線頻段均能提供＞100GHz的可用信號(hào)帶寬，滿足未來超高速有線和無線通信需要。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還將AI技術(shù)應(yīng)用于信道均衡中，提出了一種新型的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信號(hào)處理算法，顯著提升了系統(tǒng)對(duì)非線性損傷等干擾的適應(yīng)能力，徹底克服了以往傳統(tǒng)均衡算法難以處理復(fù)雜信道的根本挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該系統(tǒng)可支持單通道光纖通信大于512Gbps的超高速直調(diào)直檢速率和大于400Gbps的光載太赫茲通信速率，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，在全光通信領(lǐng)域樹立了新的標(biāo)桿。值得注意的是，研究團(tuán)隊(duì)提出的超寬帶集成光子器件和AI均衡算法同時(shí)適用于有線和無線通信，能夠作為通用功能單元來支持有線/無線雙模式傳輸，首次在“物理層”彌合了兩大通信領(lǐng)域的鴻溝。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還模擬了6G大規(guī)模用戶接入場景，實(shí)現(xiàn)86個(gè)信道的多路實(shí)時(shí)8K視頻接入演示，傳輸帶寬相較目前5G標(biāo)準(zhǔn)提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。得益于核心器件的超寬帶平坦頻率響應(yīng)，所有信道均呈現(xiàn)出高度的性能一致性，展現(xiàn)出該系統(tǒng)優(yōu)越的多用戶支持能力。這一突破性成果為6G通信高密度開發(fā)太赫茲頻譜資源展示出一條全新的解決方案。

除實(shí)現(xiàn)超大容量通信外，該系統(tǒng)在能耗、成本、規(guī)�；渴鸬绕渌P(guān)鍵特性方面也表現(xiàn)出卓越的性能，在6G基站、無線數(shù)據(jù)中心等場景中展現(xiàn)出極具潛力的應(yīng)用前景。全光架構(gòu)使得該系統(tǒng)可與目前光網(wǎng)絡(luò)無縫集成，推動(dòng)移動(dòng)接入網(wǎng)與光纖骨干網(wǎng)的深度統(tǒng)一融合。

《自然》期刊三位審稿人均對(duì)文章給予高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)“艱巨而卓越并刷新多項(xiàng)世界紀(jì)錄”（“heroic and record-setting”“Multiple world records have been achieved in this work），并指出“該研究對(duì)融合光學(xué)/太赫茲通信系統(tǒng)的進(jìn)步作出了重要貢獻(xiàn)”（it makes a significant contribution to the advancement of converged optical/THz communication systems）。

該成果的所有關(guān)鍵技術(shù)和制備均基于全國產(chǎn)集成光學(xué)工藝平臺(tái)，無需傳統(tǒng)微電子先進(jìn)制程工藝，助力我國在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)換道超車。研究團(tuán)隊(duì)期待這項(xiàng)研究成果能成為下一代電信通信技術(shù)革命的技術(shù)引擎，帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的協(xié)同創(chuàng)新與突破發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國在信息通信領(lǐng)域從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展。

未來，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)著力提升系統(tǒng)集成度，徹底消除分立器件，探索基于薄膜鈮酸鋰平臺(tái)的完全單片集成，最終實(shí)現(xiàn)從激光器到天線的全功能微型化收發(fā)模組。研究團(tuán)隊(duì)也正在把該成果擴(kuò)展到太赫茲雷達(dá)、超寬帶實(shí)時(shí)測頻、太赫茲光譜學(xué)和成像等領(lǐng)域，為相關(guān)應(yīng)用提供一種緊湊且經(jīng)濟(jì)的太赫茲生成、調(diào)制和檢測方案。

北京大學(xué)深圳研究生院、鵬城實(shí)驗(yàn)室與北京大學(xué)電子學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生張?jiān)起婧莆�，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(jí)工程師周佩奇（北京大學(xué)2022屆博士畢業(yè)生），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本論文共同第一作者。王興軍、余少華、陳佰樂和舒浩文為本論文共同通訊作者。主要合作者還包括鵬城實(shí)驗(yàn)室王磊研究員、賀志學(xué)研究員及許兆鵬助理研究員，國家信息光電子創(chuàng)新中心總經(jīng)理肖希，香港科技大學(xué)（廣州）童業(yè)煜助理教授及博士研究生魯凱航，北京信息科技大學(xué)秦軍副教授及碩士研究生孫瑜，北京大學(xué)電子學(xué)院博士研究生蔡健洋、姚力遠(yuǎn)、楊林山及韓昌灝（2023屆博士畢業(yè)生），上海科技大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生李林澤、龍?zhí)煊罴皬堉軡伞Ｔ撗芯康玫搅丝萍疾繃抑攸c(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目，國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、重大科研儀器研制項(xiàng)目、青年科學(xué)基金項(xiàng)目（B類、C類）以及鵬城實(shí)驗(yàn)室重大攻關(guān)等項(xiàng)目的資助。查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問官方網(wǎng)站http://news.pku.edu.cn/jxky。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）