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日本用顶高的100Gbps高频速度击中6G关键里程碑

2026-05-31 10:11阅读:
日本用顶高的100 Gbps高频速度击中6G关键里程碑
研究人员已经构建了一个微型化微梳驱动的比传统芯片更小90倍以超高频率提交创纪录的数据传输速度的特拉赫兹无线通信系统。
BY ROLAND MOORE-COLYER
PUBLISHED 20 HOURS AGO
Communications
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日本用顶高的100Gbps高频速度击中6G关键里程碑
一个在它上有“6G”标签辉光的蓝色泡泡,旁边是一系列芯片上有红色线条和彩虹形状的描画。微小的微梳与光纤对快速和稳定的无线6G网络可能把持解决方案。(Image credit: Tokushima University)
日本科学家已经发现了一种在一个对构建出下一代6G无线网络是至关重要的特定频谱频段以每秒112吉比特(Gbps)的速度传输数据的方法。
为取得这一突破,研究人员开发了一种新的被微梳驱动的特拉赫兹无线通信系统——微梳是适配在微芯片上为无线网络生成光频率的特殊光子装置。当与使在有限的带宽内更高数据传输速率成为可能的先进方式的高阶调制技术使用时该团队在560吉赫兹频谱频段提交了这些极快的无线通信速度。
首次在420 GHz以上的一个频率上取得如此速度表明了该系统如何能够克服在这些超高频率下困扰传统电子器件的信号功率和噪声限制,由此限制着它们到远更低数据率。研究人员于5月16日在《通信工程》杂志上概括了他们的发现。
德岛大学后LED光子研究所教授、该研究的共同作者安井武志在一份声明中说,“这一结果代表着朝向实用的6G无线系统和超高速移动回传的重要一步”。
让那里
有光
尽管5G无线速度是著名的快,在美国的平均近似300兆比特每秒,但跨全球来工程和部署6G网络的工作已经在进行中。科学家预测未来的速度将达到每秒1特拉比特理论最大值——这比今天的平均5G速度更快3000倍,比5G的理论极限更快50倍。
商业6G网络被预计将在2030年或之后推出,但来建造出这些网络仍需重大的工作。但来最终的支持6G的交付,需要开发一个超高频特拉赫兹波的快速无线回传网络。这些波坐在超过350 GHz的频谱频段上。在该频率下,电子频谱已填满有5G信号并缺乏在下一代速度上提交大量数据的频率。
当传统电子器件被用来推动进入特拉赫兹频谱时它们的电子信号被一个功率的缺乏或“相位噪声”毁坏——本质上一个信号中的波动——这使从不需要的信号区分开愿望的信号艰难的。这导致信号稳定性中的限制以及能在350 GHz以上频率携带电子信号数据的量。
日本用顶高的100Gbps高频速度击中6G关键里程碑
6G支持智能手机电路板上的微芯片、下一代智能物联网通信微处理器、3D渲染的未来派快速实时移动网络互联网技术。6G承诺当前5G速度的3000倍。(Image credit: Black_Kira via Getty Images)
光子学——用光来携带数据——因此被视为来锻造一条到6G网络的一种途径。但传统的光子学系统已经需要精确的光学对准来很好工作的庞大的激光器系统,而且它们仍被相位噪声阻碍。
为应对这些挑战,科学家们正在探索光学微梳作为一种来生成一系列精确的光线的方法。它们的光学稳定性最小化相位噪声。然而,它们需要精确的光学对准;在一个实时世界网络部署中,振动可能扰乱这种对准,这样干扰已建立的连接。
在新的研究中,研究人员指出这些微梳没有“同时的取得高速数据传输的稳定信号生成和高阶调制”。
建立着连接
这一突破来自直接的将一个光纤键合到一个氮化硅微谐振器上——微谐振器是一种用于将激光转换为数百万条精确激光线的微梳光子学结构。将光纤与微梳结合避开精确光学对准的挑战,而在更传统的光子学系统中,激光的光被需要通过用光学显微镜跨多个轴和台阶仔细的对准,如此它能指引进微芯片。
用微梳系统来发送数据,研究人员通过用激光注入锁定微梳生成了两个有高稳定性和一个高信噪比的光信号载波。他们用QPSK和16QAM高阶调制格式将数据编码成这些信号——这本质上是一种在一个单一波传输中尽可能多压缩数据的方法。然后,他们在传输它们到一个接收器之前通过一种叫光混合的技术将光信号转换为560 GHz特拉赫兹波。
在实验中,他们取得了84 Gbps的QPSK速率和112 Gbps的16QAM速率。这些结果意味着该团队的研究人员制造了一个紧凑和稳定的特拉赫兹信号源,能够经由一个跨度仅0.2英寸(5毫米)的发射器传输速率超过100 Gbps。作为对比,一个传统的微梳系统是17.7英寸(450毫米)。
他们还将一种温度控制功能集成进微谐振器中,如此它能够承受温度波动,因此更可靠地重现所需的光学谐振特性。
研究人员计划寻找进一步抑制相位噪声并提升他们的系统输出功率的方法来提交甚至更快的传输速度。但这项研究为创造一个超高速无线回传网络的技术基础开辟了一条道路。这样一个网络可以绕过对高速网络为骨干的地下光纤布线的需求并引导实际6G部署的方式。
https://www.livescience.com/technology/communications/japan-hits-6g-key-milestone-with-high-frequency-speeds-topping-100-gbps

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