新型太赫兹系统在560GHz频段实现100G级无线通信

面向未来6G通信的太赫兹技术取得新突破。日本德岛大学研究团队开发出一种新型太赫兹无线通信系统,在560吉赫兹(GHz)频段实现每秒112吉比特(Gb)的无线传输速率,首次在420GHz以上实现每秒100G级无线通信。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。

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当前,传统电子技术在生成超过350GHz的稳定高频信号时,面临输出功率下降、相位噪声增加等瓶颈,这些挑战阻碍了太赫兹频段超高速无线通信的实现,而该频段被认为在未来6G系统中发挥关键作用。

为克服挑战,研究团队引入了微梳技术。微梳是一种基于微型光学谐振器产生的芯片级光频梳器件,就像一个同时发出一整排非常整齐“音调”的光学信号源。借助其高频率稳定性和低相位噪声特性,团队将微梳与高阶调制技术结合,成功生成低噪声太赫兹载波,使系统在560GHz频段实现了每秒112Gb的无线传输,远高于现有同频段系统通常只有数吉至数十吉比特的水平。

这一系统省去了复杂的光学对准过程,不仅实现设备小型化,还提升了长期运行稳定性。团队还为微谐振器集成了温控功能,可提高光学共振特性的重复性,增强设备在环境温度变化下的稳定性。

在无线传输实验中,团队通过“光注入锁定”技术,让微梳产生的两个光信号实现频率同步,从而获得高稳定性的光载波。他们接着将待传输的数据分别采用QPSK和16QAM两种调制方式加载到光载波上,使光信号携带数字信息。

之后,这两束光信号通过光混频过程转换为560GHz的太赫兹波,并用于无线传输。在接收端,研究人员采用次谐波混频器进行外差检测,将太赫兹信号还原为可处理的电信号,最终实现每秒84Gb(QPSK)和112Gb(16QAM)的数据传输速率。

这项研究为6G系统中的超高速移动回传链路以及光子—无线融合网络奠定了关键技术基础。

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