北大团队突破硅光子芯片频域瓶颈，为6G通信奠定关键技术基础

北京大学王兴军教授团队在硅光子集成技术领域取得重大突破，成功研发出全球首款超宽带光电融合集成芯片。该成果近期发表在国际顶级期刊《Science》上，标志着我国在下一代通信技术核心器件方面实现了重要的自主创新突破。

技术突破解决频域覆盖难题

这一创新性芯片的核心突破在于有效拓展了频域自由度，实现了前所未有的频率覆盖范围和频率域灵活调谐能力。传统硅光子器件在频域处理方面存在显著局限，特别是在宽带信号处理和多频段同时工作方面面临技术瓶颈。王兴军团队通过创新的超宽带光电融合集成技术，成功突破了这一限制。

论文截图

该芯片采用了独特的慢光效应机制，有效解决了传统硅基调制器带宽受限的关键问题。团队此前已在相关技术方面取得重要进展，实现了电光带宽达110GHz的纯硅调制器。在此基础上，新开发的芯片进一步提升了性能指标，为6G通信系统的泛在接入与高速互连提供了技术支撑。

研究团队通过精密的工程设计，开发了片上微环谐振器的多模光子分子开关技术，展现出宽带高精度的信号处理性能。这一技术创新使得单个芯片能够同时处理多个频段的信号，大幅提升了系统的集成度和处理效率。

实验验证展现优异性能

实验结果显示，该超宽带光电融合芯片在全频段无线通信测试中表现出色。从团队公布的星座图和误码率测试结果可以看出，芯片在各个频段都保持了良好的信号质量，误码率控制在可接受范围内，证明了技术方案的可行性和实用性。

图1 超宽带光电融合集成技术赋能超宽带泛在接入无线网络示意图

这一成果的技术指标达到了国际领先水平。芯片不仅实现了超宽带的频率覆盖，还具备了动态频谱灵活分配的能力，这对于未来6G通信系统的频谱资源高效利用具有重要意义。同时，芯片的小型化和低成本特性为其产业化应用奠定了基础。

产业应用前景广阔

该技术突破对于我国通信产业发展具有重要战略意义。随着5G网络的快速部署和6G技术研发的加速推进，对高性能光电集成芯片的需求日益迫切。这款芯片的成功研发，为我国在下一代通信技术竞争中提供了重要的技术储备。

在实际应用场景中，该芯片可以广泛应用于6G基站、卫星通信、物联网设备等领域。特别是在需要多频段同时工作的复杂通信环境中，该芯片的优势更加明显。其超宽带特性和灵活的频率调谐能力，能够适应不同应用场景的多样化需求。

图2 全频段无线通信星座图及误码率结果

业界专家认为，这一技术突破有望推动我国光电子产业的跨越式发展。随着技术的进一步成熟和产业化进程的推进，相关芯片产品有望在全球市场中占据重要地位，提升我国在全球通信技术产业链中的话语权。

研发团队实力雄厚

此次重大突破是王兴军教授团队多年来持续创新的重要成果。该团队在高速光电子集成芯片和信息系统方面积累了丰富的研究经验，前期已在数据中心、自动驾驶、人工智能计算等多个领域取得重要进展。

团队此前在《Nature》、《Nature Communications》、《Nature Photonics》等国际顶级期刊发表了一系列高水平研究成果，包括首次提出微腔光梳驱动硅光芯片技术路径，实现Tb/s级硅基片上大容量光通信；研发出超大规模并行混沌信号源，实现毫米级感知精度；以及提出片上计算互联新架构，实现高算力密度卷积计算等。

本项研究由北京大学电子学院博士后陶子涵、集成电路学院博士生王皓玉、香港城市大学电气工程学院研究助理教授冯寒珂等多位青年学者作为共同第一作者，体现了我国在光电子领域青年人才培养的成效。

这一重大技术突破得到了国家科技部、国家自然科学基金委员会以及香港研究资助局等多个机构的资助支持，其中陶子涵获得的首批国家自然科学基金青年学生基础研究项目"面向6G全频谱接入的集成微波光子射频前端芯片研究"为相关工作的开展提供了重要支撑。

随着该技术的进一步完善和产业化推进，预计将为我国在6G通信、光电集成、人工智能等战略性新兴产业发展注入强劲动力，进一步巩固我国在全球科技创新格局中的重要地位。