问题—— 移动互联网业务不断增长,数据传输需光纤骨干网与无线接入网之间频繁“接力”;然而长期以来,两张网络在器件体系、信号处理方式和工程架构上各自演进,难以实现真正意义上的无缝衔接,造成带宽利用不充分、时延累积与能耗上升等问题。面向6G的沉浸式交互、海量连接与高可靠低时延需求,更放大了这个“光纤快、无线灵活但难贯通”的结构性矛盾。 原因—— 业内普遍采用“分层、分域”设计思路:光通信强调超大容量与长距离传输,无线通信则聚焦多用户接入与复杂信道适配。两者在核心器件上分别依赖不同的调制、转换与封装路线,系统间往往通过多级电域处理与协议适配完成对接,带来额外开销。同时,传统电子架构在超宽带信号处理上逐渐逼近物理与工艺边界,成为继续提升速率与降低时延的掣肘。 影响—— 针对上述瓶颈,北京大学联合鹏城实验室、上海科技大学与国家信息光电子创新中心组成联合团队,提出并验证“光纤—无线融合集成通信”思路:以同一套核心器件与算法同时服务光纤与无线两类场景,在信号进入系统的最底层环节就实现一体化处理,从根源上缩小两大通信体系之间的带宽鸿沟。 据介绍,团队研制的超宽带光电融合集成芯片实现超过250GHz的电—光—电转换能力,为超高速信号跨域传输提供关键“接口”;在该能力支撑下,实现光纤通信单通道512Gbps信号传输、太赫兹无线通信单通道400Gbps信号传输,对应的指标刷新国际公开报道纪录。成果日前发表于国际学术期刊《自然》。业内人士认为,这一进展为构建“以光为骨干、以无线为触达”的一体化网络提供了新的实现路径,有望在速率、时延与能效等关键维度形成系统性增益。 对策—— 值得关注的是,上述成果关键技术与制备依托国产集成光学工艺平台完成,并不依赖传统微电子最先进制程。专家分析,这既有利于降低对特定供应链条件的敏感度,也为我国在光电子与通信芯片领域形成可复制、可扩展的工程体系创造条件。下一步,要把实验室指标转化为工程能力,还需在器件一致性、封装可靠性、系统级协同优化、标准接口与测试体系各上持续攻关,同时推动产学研用联动,加快从样机验证走向规模化应用。 前景—— 从发展趋势看,6G网络将更加突出“天地一体、通感算融合、全域覆盖”的特征,超高速无线与超大容量光传输的深度融合将成为网络演进的必答题。此次“物理层融合”验证了跨域同构能力,为未来在数据中心互联、智能制造园区、低空经济通信保障以及边缘计算等场景提供了更具想象力的技术选择。随着太赫兹无线链路、光电集成与网络智能化共同推进,面向6G的端到端体验提升有望从单点突破走向体系化跃升。
我国通信技术的每一次进步都体现着科研工作者的智慧与努力。此次光纤无线融合技术的突破展现了我国在前沿科技领域的创新能力,也表明了自主创新的战略定力。未来需持续加强基础研究和技术攻关,为科技强国建设提供坚实支撑。