问题——面向6G时代,通信网络正从“单一移动通信”向“空天地海一体化、算力与网络深度耦合”演进。
与此同时,数据中心互联、超高清内容分发、卫星互联网回传等场景对“端到端超大带宽、低时延、高可靠”的需求激增。
现实痛点在于:光纤网络具备高容量优势,但无线接入受限于频谱与器件带宽;不同网络之间协议与信道差异大,跨场景复用成本高,成为制约下一代通信体系的一道“系统性瓶颈”。
原因——业内普遍认为,突破路径不能仅靠单点指标堆叠,而需从体系架构与关键器件同步发力。
一方面,光电/电光转换器件是光纤与无线衔接的“咽喉”,带宽与线性度直接决定可用频谱与传输上限;另一方面,太赫兹无线与复杂光纤链路面临色散、非线性、多径等叠加影响,传统均衡方法在超宽带条件下难以兼顾精度与效率。
此次《自然》发表的研究,正是在上述关键环节上实现协同突破。
影响——论文提出“光纤-无线融合通信”新概念,探索以集成光子技术为支撑,实现光纤与太赫兹无线两类网络的跨域贯通。
在硬件层面,团队研制出带宽超过250GHz的超大带宽光电/电光转换器件,刷新相关指标纪录,为超宽带信号在光域与无线域间高效转换奠定基础。
在软件与系统层面,引入基于神经网络的智能均衡算法,提升复杂信道下的自适应补偿能力,使同一套系统具备跨链路、跨场景的复用潜力。
实验结果显示:光纤通信单通道速率达到512Gbps,太赫兹无线单通道达到400Gbps,可支撑多路8K超高清视频的无线传输,所示范的带宽能力较现有5G水平实现数量级跃升。
审稿意见认为该工作“挑战性强且表现卓越”,并对多项指标突破给予积极评价。
对策——值得关注的是,本次关键技术基于全国产工艺平台实现,不依赖传统意义上的先进制程路径,为相关产业“以系统与工艺协同带动能力跃升”提供了可复制的经验。
作为核心协同单位之一,湖北光谷国家信息光电子创新中心在器件、工艺与系统验证等方面提供支撑,体现出国家级创新平台在跨学科、跨机构协作中的组织与集成能力。
近年来,湖北持续完善从基础研究到成果转化的链条布局,围绕“61020”全链条攻关与6G、人工智能等尖刀技术攻关工程,建设光通信技术全国重点实验室、新一代信息通信产业技术创新联合体等平台,并通过科技计划、经费保障、金融支持与应用牵引等政策,推动产学研用形成合力,为重大原创成果提供稳定土壤。
前景——业内人士认为,光纤-无线融合有望成为6G重要技术方向之一:向下可服务园区、工厂与数据中心的超高速接入,向上可支撑卫星回传与星地一体网络的容量扩展;同时,超宽带光电转换与智能均衡的组合,将推动通信系统从“硬件堆叠”转向“软硬协同、架构创新”。
下一步需在标准化接口、工程化封装、功耗与成本控制、规模化制造一致性等方面持续攻关,并通过典型应用场景试点,加速从实验室验证走向网络级部署。
这一成果的取得充分体现了我国在信息通信领域的创新实力和技术积累。
从跟跑到领跑的转变,需要在基础研究、关键技术、产业应用等环节的协同突破。
湖北省科技部门表示将继续深耕6G等前沿领域,优化创新生态,推动更多关键技术实现自主突破,为我国在全球信息通信竞争中赢得主动权提供有力支撑。