北京
这项技术突破了传统电子学在350 GHz以上所面临的功率与噪声限制，为未来6G网络和超高速移动回传奠定了基础。
6G无线数据的竞赛刚刚创下了一项重大的速率新纪录。日本研究人员开发出了一种新型微梳驱动太赫兹（THz）无线通信系统，在560 GHz频段实现了高达112吉比特每秒（Gbps）的数据速率。
这项技术突破了传统电子学在350吉赫（GHz）以上所面临的功率与噪声限制，为未来6G网络和超高速移动回传奠定了基础。
日本德岛大学的安井武史教授表示：“这一成果是迈向实用化6G无线系统和超高速移动回传的重要一步。”
突破电子学限制
工程师们一直在积极尝试构建下一代超高速无线网络，但遇到了难以逾越的障碍。要达到6G所承诺的高数据速率，数据必须在超高频的太赫兹波上传输。然而，当频率被推得如此之高时，传统电子器件便无能为力了。
当频率攀升至350 GHz以上时，电子信号会损失功率，并被“相位噪声”淹没——这相当于一场数字世界的暴风雪。
通过将先进光子学与高阶数据调制技术相融合，该团队实现了一个历史性里程碑：首次在420 GHz以上实现了100 Gbps级别的无线传输。
具体来说，他们以112 Gbps的速率在560 GHz载波上传输数据。这个速度快到眨眼间就能下载多部4K电影，完全让当前那些在这些极高频率下只能勉强输出几吉比特的实验系统相形见绌。
他们是怎么做到的？该团队用光取代了标准的电子电路。
这一进展中的关键技术是一种被称为光学微梳的微型器件。微梳就像高科技光学标尺，能够产生一系列间隔完美、超稳定且锐利的激光谱线。
由于这些光谱线极其稳定，微梳展现出极低的相位噪声，使其成为产生纯净太赫兹信号的理想基础。
光混频
为了让这项技术在现实世界中可行，研究人员必须解决一个重大的硬件难题：光学对准。
通常，将激光射入微型芯片需要极其精确且脆弱的对准装置。最轻微的振动都可能破坏连接。德岛大学的团队通过将一根光纤直接永久键合到氮化硅微谐振腔上，解决了这一问题。
这种直接键合技术实现了三大壮举。它实现了极端小型化，将庞大的实验室装置缩小为一个紧凑的设备；并通过消除对准漂移，实现了高功率光泵浦，从而提升了功率。
此外，该器件通过集成温度控制来屏蔽环境波动，具备了气候适应能力。
研究人员指出：“此外，为微谐振腔集成温度控制功能，改善了光学谐振特性的可重复性，并增强了抵御环境温度波动的鲁棒性。”
为了实际发送数据，团队从微梳中分离出两个高度稳定的光载波信号。并使用先进的调制格式——QPSK和16QAM——对这些光信号进行编码，从而在每次波传输中承载更多数据。
结果不言自明：该系统使用QPSK调制实现了84 Gbps的数据速率，使用16QAM调制则达到了112 Gbps。
虽然你的智能手机短期内还不会使用560 GHz频率，但这项技术对保持互联网运行的隐藏基础设施来说是一场巨大的胜利。它非常适合移动回传——即连接蜂窝塔与互联网主干网的重载无线链路。
电信公司最终可以利用这些微梳太赫兹波束，在空中以类似光纤的负载量在塔与塔之间传输海量数据，而无需挖开街道铺设数英里的昂贵光缆。
接下来，该团队计划通过进一步抑制相位噪声，从这些电波中榨取更多数据。同时，他们计划设计先进的天线来提升输出功率，以期将这些创纪录的速率推送到更远的距离。
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