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2月25日，北京大學(xué)電子學(xué)院常林研究員團隊與中國科學(xué)院空天信息研究院李王哲研究員課題組合作，在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Nature Electronics》在線(xiàn)發(fā)表了題為“Microcomb-synchronized optoelectronics”的研究文章，宣布在世界上首次實(shí)現了光子芯片時(shí)鐘在信息系統中的應用。這一突破性成果標志著(zhù)我國在光子芯片技術(shù)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，為未來(lái)超高速芯片的發(fā)展提供了重要解決方案。 突破傳統瓶頸，實(shí)現光電子系統同步 傳統電子技術(shù)在生成高頻信號時(shí)面臨帶寬窄、信號易失真、功耗高等問(wèn)題，而光電子系統中光學(xué)合成信號與電子時(shí)鐘的頻率不匹配，導致同步困難。為解決這一難題，研究團隊基于可量產(chǎn)的超低損耗氮化硅光子芯片，開(kāi)發(fā)了基于片上微梳的振蕩器。該振蕩器結合了集成超高Q值諧振器的微梳和自注入鎖定技術(shù)，能夠合成覆蓋從兆赫茲到105 GHz的微波信號，為系統提供共享的時(shí)頻參考，從而實(shí)現光學(xué)和電子信號的自然同步。 
多波段通感一體系統，簡(jiǎn)化硬件結構 研究團隊進(jìn)一步展示了基于該芯片的多波段通感一體系統，通過(guò)單一芯片實(shí)現了5G、6G、毫米波雷達等不同電磁波波段的多種功能，并可在傳感和通信兩種模式之間靈活切換。這一創(chuàng )新設計不僅簡(jiǎn)化了硬件結構，還大幅降低了系統的復雜性和成本。該系統實(shí)現了厘米級別的感知精度，以及調制格式高達256-QAM的6G通信。 廣泛應用前景，推動(dòng)行業(yè)變革 該技術(shù)有望在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應用。在處理器芯片中，該方案可以將時(shí)鐘頻率提升至100G以上，提供遠超目前芯片的算力；在手機基站中，它可以顯著(zhù)降低設備的能耗和成本；在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，毫米波雷達的集成化設計將有助于提升感知精度和響應速度。這一技術(shù)的突破將為通信和感知領(lǐng)域帶來(lái)革命性的變化，推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展。 團隊與論文信息 該論文的共同第一作者為北京大學(xué)電子學(xué)院博士后張祥鵬，博士研究生張緒光和陳玉君。北京大學(xué)電子學(xué)院常林研究員、中國科學(xué)院空天信息研究院李王哲研究員和加州大學(xué)圣巴巴拉分校John E. Bowers教授為論文的共同通訊作者。主要合作者還包括北京大學(xué)電子學(xué)院王興軍教授、胡薇薇教授、博士后勞成昊、博士研究生周子璇、黃佳輝，加州大學(xué)圣巴巴拉分校Warren Jin博士，中國空天院空天信息研究院董婧雯副研究員、馬尉超副研究員和劉宸鈺一級助理研究員。該工作由北京大學(xué)電子學(xué)院區域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統國家重點(diǎn)實(shí)驗室作為第一單位完成。 論文鏈接：Microcomb-synchronized optoelectronics 這一成果的發(fā)布，不僅展示了我國在光子芯片領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力，也為全球光電子技術(shù)的發(fā)展貢獻了中國智慧。隨著(zhù)該技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應用，未來(lái)將在通信、計算、自動(dòng)駕駛等多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠影響。 |
