新型芯片级光学无线系统实现362 Gbps速率，能耗更低

一种基于芯片的新型光学无线系统利用光实现了362 Gbps的速度，提供了更快、更高效的连接。

研究人员开发出了一种芯片级光学无线系统，与传统Wi-Fi相比，该系统能以更低的能耗实现超高速数据传输。

该技术使用光而非无线电波，为缓解拥挤无线网络的压力提供了新途径。随着视频通话、流媒体和各类联网设备对现有基础设施造成沉重负担，无线网络需求持续激增。

当前系统依赖射频技术，但射频在带宽、抗干扰和功耗方面存在局限，尤其在人员密集的室内环境中更为突出。

这套新系统通过光来传输数据，从而解锁了显著更高的带宽，有效应对了上述挑战。

光学无线通信不会与无线电系统产生干扰，且可实现精准定向传输，非常适合用户密度高的室内空间。

该系统的核心是一枚紧凑型芯片，内含一组微型激光器阵列，能够同时传输多路数据流。

这种并行方式提升了整体容量，同时保持了硬件的小型化，便于集成到设备或接入点中。

多激光器共筑单链路

研究人员采用了一个5×5的垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列，每个激光器都能发送独立信号。这类半导体激光器已广泛应用于数据中心，能够以较高效率实现高速运行。

通过让多个激光器并行工作，系统相比单光源显著提高了总数据吞吐量。在测试中，共有21个激光器同时激活，每个激光器的传输速率在13至19 Gbps之间。

综合下来，该系统在2米自由空间链路上实现了362.7 Gbps的总数据速率。这使其成为迄今已展示的最快芯片级光学无线发射器之一。

该方案采用了一种调制技术，将数据分割到多个频率通道中，从而在适应信号条件的同时高效利用带宽。研究人员指出，若采用更快的接收器，速度还能进一步提升。

整形光束降低干扰

管理多束光线会带来挑战，尤其是当信号重叠时。为此，团队设计了一套光学系统，将每一束光塑形并引导至特定区域。

首先，一个微透镜阵列对每个激光器发出的光进行校准，随后额外的光学元件将光束分布成结构化的网格。这最大限度地减少了重叠，确保每个信号在接收端保持清晰可辨。

测试表明，在2米距离的目标区域上，照明均匀性超过90%。这使得在同一空间内将不同光束分配给不同用户成为可能。

研究人员还通过同时运行多束光演示了多用户操作。在一次包含四条并行链路的测试中，系统维持了稳定连接，并实现了约22 Gbps的总数据速率。

能效是另一大优势

该系统每比特功耗约为1.4纳焦耳，大约是目前同类Wi-Fi技术的一半。随着数据使用量的持续增长，这有助于降低功耗需求。

该技术并非要取代现有网络，而是作为补充。它可以部署在办公室、家庭或公共场所，将流量从无线电系统中分流出来，同时提供更快、更高效的连接。

这项研究发表于《Advanced Photonics Nexus》。

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