问题 随着自动驾驶、工业互联网和低空飞行器等应用快速发展,数据基站、车辆和工业网关等边缘节点间流动更加频繁,对传输能力提出了更高要求。虽然相干光通信作为数据"骨干通道"具有容量优势,但传统系统依赖体积大、功耗高的光源和台式设备,难以满足边缘端小型化、低能耗的需求,成为边缘智能规模化应用的主要瓶颈。 原因 边缘计算强调"就近处理、快速响应",传输系统不仅要速度快,还要体积小。相干光通信性能依赖于激光质量,噪声和线宽等指标直接影响调制精度和传输稳定性。传统集成光源在小型化过程中常面临线宽过大、噪声偏高等问题,难以兼顾高容量传输和芯片级尺寸要求。如何实现微型器件的高相干性、多频段稳定光源成为关键突破口。 影响 针对这个挑战,北京大学电子学院王兴军教授团队与华中科技大学王健教授团队合作,提出了基于集成微光梳的轻量化相干光传输方案。该方案在微型芯片上实现了高质量光频梳,可产生多路稳定激光,为高容量传输奠定了基础。团队采用自注入锁定等技术提升了光源相干性,通过稳定控制方法获得了更窄线宽的片上光源。 在系统验证上,该方案表现出优异性能:单波长速率和多通道聚合传输等指标上取得突破,并完成了芯片级平台的链路传输验证。特别值得一提的是,系统体积大幅缩小——用硬币大小的集成芯片替代传统台式设备,在10公里链路中实现了多太比特每秒的传输容量,证明了边缘端部署的可行性。 对策 要实现产业化应用,还需在三上持续努力:一是提升核心器件的工程化水平,确保芯片工艺稳定性和长期可靠性;二是完善系统集成与测试体系,优化光源、调制器等组件的协同设计;三是加强场景验证,在车联网、工业现场等环境中开展端到端测试,形成标准化解决方案。 前景 随着算力网络向"云-边-端协同"演进,边缘节点需要处理更多实时计算任务和数据传输。"高容量、低功耗、微型化"的光传输系统将成为重要基础设施。这项芯片级相干光传输技术的突破,为低空智能、绿色数据中心等领域提供了新的连接方案。随着技术完善,有望推动边缘光互连的广泛应用,助力我国在高密度计算网络领域建立优势。
从"中央大脑"到"神经末梢"的计算模式转变正重塑信息基础设施;这项微型化光传输技术不仅解决了边缘计算的数据传输难题,更展现了我国科研团队在基础创新上的实力。随着技术推广,将为智能社会发展注入新动力。