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2月25日，北京大學(xué)電子學(xué)院常林研究員團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院空天信息研究院李王哲研究員課題組合作，在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature Electronics》在線發(fā)表了題為“Microcomb-synchronized optoelectronics”的研究文章，宣布在世界上首次實(shí)現(xiàn)了光子芯片時(shí)鐘在信息系統(tǒng)中的應(yīng)用。這一突破性成果標(biāo)志著我國(guó)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(tǒng)瓶頸，實(shí)現(xiàn)光電子系統(tǒng)同步 傳統(tǒng)電子技術(shù)在生成高頻信號(hào)時(shí)面臨帶寬窄、信號(hào)易失真、功耗高等問(wèn)題，而光電子系統(tǒng)中光學(xué)合成信號(hào)與電子時(shí)鐘的頻率不匹配，導(dǎo)致同步困難。為解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)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(jié)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(hào)，為系統(tǒng)提供共享的時(shí)頻參考，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)和電子信號(hào)的自然同步。 
多波段通感一體系統(tǒng)，簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu) 研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步展示了基于該芯片的多波段通感一體系統(tǒng)，通過(guò)單一芯片實(shí)現(xiàn)了5G、6G、毫米波雷達(dá)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(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，還大幅降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)別的感知精度，以及調(diào)制格式高達(dá)256-QAM的6G通信。 廣泛應(yīng)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(yīng)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(yuǎn)超目前芯片的算力；在手機(jī)基站中，它可以顯著降低設(shè)備的能耗和成本；在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，毫米波雷達(dá)的集成化設(shè)計(jì)將有助于提升感知精度和響應(yīng)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(tuán)隊(duì)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(guó)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(guó)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(jí)助理研究員。該工作由北京大學(xué)電子學(xué)院區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)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(xiàn)了中國(guó)智慧。隨著該技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，未來(lái)將在通信、計(jì)算、自動(dòng)駕駛等多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。 |
