北京時間2月19日，由北京大學王興軍教授-舒浩文研究員團隊聯合鵬城實驗室余少華院士團隊、上海科技大學陳佰樂副教授課題組及國家信息光電子創新中心肖希總經理團隊共同完成的研究論文《集成光子學賦能超寬帶光纖-無線通信》，發表於國際學術期刊《自然》。該研究在下一代無線通信（6G）及光通信領域取得突破，首次在國際上提出了「光纖-無線融合通信」概念，並成功實現了光纖與無線通信系統間的跨網絡無縫融合。

　該研究所研發的系統，通過自研的超寬帶光電融合集成晶片與AI賦能的先進均衡算法，在光纖、無線及其混合鏈路等電信通信主要場景中，均實現了創世界紀錄的數據傳輸速率，具備「一套系統、跨場景復用」的能力。

　研究團隊採用集成光學方案，實現了帶寬超過250 GHz的光電/電光轉換器件，其薄膜鈮酸鋰調製器與磷化銦探測器的性能均達到世界領先水平。基於上述器件，團隊構建了光纖-無線一體化融合系統，並進行了演示：在光纖通信中，實現了單通道256 Gbaud（512 Gbps）的信號傳輸；在太赫茲無線通信中，實現了單通道400 Gbps的信號傳輸。此外，該系統還成功完成了86路8K高清視頻的實時無線傳輸。

　這一成果標誌着電信通信系統架構的潛在革新，為未來全光互聯的研究奠定了基礎，並有望推動我國在該領域實現跨越式發展。

　近年來，人工智能技術的快速發展推動了對更高密度、更高性能算力的迫切需求，算力晶片間及大規模數據中心內的高速互聯已成為制約算力資源發展的關鍵瓶頸。同時，星地通信、智能網聯汽車等新興領域對泛在接入提出了更高要求，以太赫茲（THz）通信等下一代移動通信技術面臨着提升容量與降低時延的挑戰。此外，面向「萬物互聯」的未來願景，電信通信網絡長期存在一個核心痛點：光纖通信與無線通信因信號架構和硬件約束存在帶寬鴻溝，阻礙了統一的系統設計，導致兩者難以在同一基礎設施上實現高速、兼容的端到端傳輸。

　為應對上述挑戰，本研究團隊提出並驗證了一種集成「光纖-無線融合通信」的解決方案，在硬件器件與軟件算法兩方面均實現了突破性進展。研究團隊基於先進的薄膜鈮酸鋰光子材料平台與改進型單行載流子光電探測器結構，成功構建了帶寬超過250 GHz的寬帶平坦電-光-電轉換鏈路。該方案從根本上規避了傳統電學倍頻鏈路的帶寬限制與噪聲積累問題，可在有線與無線頻段均提供超過100 GHz的可用信號帶寬，滿足了未來超高速有線及無線通信的需求。同時，研究團隊將人工智能技術應用於信道均衡，提出了一種基於神經網絡的數碼訊號處理新算法，顯著提升了系統對非線性損傷等複雜干擾的適應能力，有效克服了傳統均衡算法處理複雜信道的根本性局限。

　實驗驗證結果表明，該系統支持單通道光纖通信速率大於512 Gbps的超高速直調直檢，以及大於400 Gbps的光載太赫茲通信速率，性能達到世界領先水平，在全光通信領域樹立了新的技術標杆。尤為重要的是，該系統所採用的超寬帶集成光子器件與AI均衡算法同時適用於有線和無線通信，可作為通用功能單元支持有線/無線雙模式傳輸，首次在物理層面彌合了兩大通信領域的鴻溝。

　此外，研究團隊通過模擬6G大規模用戶接入場景，成功演示了86個信道的多路實時8K視頻接入，傳輸帶寬相較於當前5G標準提升了一個數量級。得益於核心器件的超寬帶平坦頻率響應，所有信道均展現出高度一致的性能，凸顯了該系統優越的多用戶支持能力。這一成果為6G通信中太赫茲頻譜資源的高密度利用提供了全新的技術路徑。

　除超大容量通信外，該系統在能耗、成本、規模化部署等關鍵特性方面也表現出顯著優勢，在6G基站、無線數據中心等場景中展現出廣闊的應用前景。其全光架構可與現有光網絡無縫集成，推動移動接入網與光纖骨幹網的深度融合。

　該研究成果已發表於國際頂級期刊，其創新性與重要性獲得了國際學術界的高度評價。《自然》期刊的三位審稿人均對文章給予充分肯定，認為實驗「艱巨而卓越，刷新多項世界紀錄」（"heroic and record-setting," "Multiple world records have been achieved in this work"），並指出「該研究對融合光學/太赫茲通信系統的進步作出了重要貢獻」（"it makes a significant contribution to the advancement of converged optical/THz communication systems"）。

　從技術實現上看，該成果的所有關鍵技術與製備均基於國產集成光學工藝平台，無需依賴傳統微電子先進制程，為我國在半導體晶片領域實現技術突破提供了新的路徑。研究團隊期望，此項成果能夠成為下一代電信通信技術革新的核心引擎，帶動相關產業生態的協同創新與突破發展，推動我國在信息通信領域從跟跑、並跑向領跑邁進。

　展望未來，研究團隊將持續提升系統集成度，探索基於薄膜鈮酸鋰平台的完全單片集成，最終實現從激光器到天線的全功能微型化收發模組。同時，該技術成果正被拓展至太赫茲雷達、超寬帶實時測頻、太赫茲光譜學與成像等領域，旨在為這些應用提供一種緊湊且經濟的太赫茲信號生成、調製與檢測方案。

　此外，本研究得到了科技部國家重點研發計劃青年科學家項目，國家自然科學基金重點項目、重大科研儀器研製項目、青年科學基金項目（B類、C類），以及鵬城實驗室重大攻關等項目的資助。（記者 盧偉）