化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
移動(dòng)端訪問(wèn)更便捷
今日焦點(diǎn) Today's Focus
查看更多+-
據(jù)化工儀器網(wǎng)整理，我國(guó)2025年上半年液相色譜儀[詳細(xì)]
光子芯片放大器突破帶寬瓶頸：數(shù)據(jù)傳輸迎來(lái)3倍速躍升
2025年03月31日 09:40:35
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5903
近日，一項(xiàng)突破性研究成果表明，新型光子芯片放大器成功將數(shù)據(jù)傳輸帶寬提升3倍，這一進(jìn)展標(biāo)志著光電子技術(shù)邁向新紀(jì)元。
當(dāng)摩爾定律逼近物理邊界，光子技術(shù)正成為突破瓶頸的關(guān)鍵鑰匙。近日，一項(xiàng)突破性研究成果表明，新型光子芯片放大器成功將數(shù)據(jù)傳輸帶寬提升3倍，這一進(jìn)展不僅標(biāo)志著光電子技術(shù)邁向新紀(jì)元，更預(yù)示著未來(lái)計(jì)算架構(gòu)的變革。
傳統(tǒng)電子芯片通過(guò)銅導(dǎo)線傳輸電信號(hào)，其速度受限于電阻、電容和電磁干擾等物理效應(yīng)。即便采用最先進(jìn)的5納米工藝，數(shù)據(jù)傳輸速率仍難以突破每秒萬(wàn)億比特(Tb/s)大關(guān)。而光子芯片以光波為信息載體，利用光的偏振、波長(zhǎng)等特性進(jìn)行編碼，具有天然的高帶寬、低延遲和抗電磁干擾優(yōu)勢(shì)。此次研發(fā)的光子放大器通過(guò)優(yōu)化光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，采用量子點(diǎn)摻雜增益介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光信號(hào)的級(jí)聯(lián)放大，將單通道傳輸速率從400Gb/s推高至1.2Tb/s，相當(dāng)于1秒鐘可傳輸240部高清電影。
該放大器的核心突破在于其三維光互連架構(gòu)。研究人員將多層硅基光波導(dǎo)垂直堆疊，通過(guò)微環(huán)諧振器實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的精準(zhǔn)耦合與路由。這種設(shè)計(jì)將傳統(tǒng)平面光路的"單車(chē)道"擴(kuò)展為立體交叉的"多車(chē)道網(wǎng)絡(luò)"，配合分布式布拉格反射鏡進(jìn)行信號(hào)整形，有效抑制了光脈沖展寬效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在10公里傳輸距離內(nèi)，誤碼率保持在10?¹²量級(jí)，完全滿足數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)距離傳輸需求。
當(dāng)前全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心年均耗電量已超過(guò)部分國(guó)家，其中60%能耗用于數(shù)據(jù)搬運(yùn)。光子放大器可支撐單根光纖承載10倍于現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)量，配合空分復(fù)用技術(shù)，有望將數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶寬密度提升至Pbit/s級(jí)，顯著降低冷卻與供電壓力。
面向6G的THz頻段通信需要太赫茲級(jí)帶寬支持，光子放大器與硅光子集成收發(fā)模塊結(jié)合，可構(gòu)建超高頻譜效率的前傳網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試中，單基站吞吐量已達(dá)10Tb/s，為8K全息視頻流、觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用鋪平道路。
在汽車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)中，光子放大器使激光雷達(dá)(LiDAR)的數(shù)據(jù)刷新率從10Hz躍升至30Hz，結(jié)合邊緣計(jì)算單元，可將自動(dòng)駕駛決策延遲壓縮至10毫秒以內(nèi)。在AR/VR設(shè)備中，通過(guò)光互連實(shí)現(xiàn)的多核處理器協(xié)同，能實(shí)時(shí)渲染8K@120fps的沉浸式畫(huà)面。
盡管實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)亮眼，光子芯片的產(chǎn)業(yè)化仍面臨成本、工藝兼容性等挑戰(zhàn)。目前單個(gè)光子放大器的制造成本約為同功能電子器件的5倍，且需要與CMOS工藝實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。業(yè)界預(yù)測(cè)，隨著300mm硅光子產(chǎn)線陸續(xù)投產(chǎn)，到2028年光子器件價(jià)格有望下降至合理區(qū)間。
更令人期待的是，該技術(shù)正與量子計(jì)算、神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算等前沿領(lǐng)域產(chǎn)生交叉。通過(guò)光子放大器構(gòu)建的光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可模擬人腦的低功耗并行計(jì)算模式；在量子通信中，其超寬帶特性為量子密鑰分發(fā)提供了理想的信道載體。
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
長(zhǎng)三角科技創(chuàng)新共同體聯(lián)合攻關(guān)重點(diǎn)揭榜任務(wù)工作啟動(dòng)
日前，上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、江蘇省科學(xué)技術(shù)廳、浙江省科學(xué)技術(shù)廳、安徽省科學(xué)技術(shù)廳共同發(fā)布《關(guān)于開(kāi)展2025年度長(zhǎng)三角科技創(chuàng)新共同體...2025-08-06 10:38:56 -
上海發(fā)布《若干措施》 科學(xué)儀器共享服務(wù)最高享100萬(wàn)補(bǔ)助
上海市人民政府印發(fā)《上海市支持企業(yè)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究增強(qiáng)高質(zhì)量發(fā)展新動(dòng)能的若干措施》，面向上海重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升企業(yè)基礎(chǔ)研究和...2025-08-05 15:36:03 -
提供關(guān)鍵樣本 科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到新核素鋁-20
鋁-20基態(tài)通過(guò)級(jí)聯(lián)的質(zhì)子-雙質(zhì)子發(fā)射的兩步過(guò)程進(jìn)行衰變。首先，基態(tài)鋁-20會(huì)發(fā)射一個(gè)質(zhì)子，衰變?yōu)橹虚g態(tài)鎂-19，隨后鎂-19基態(tài)...2025-08-05 13:33:21 -
最高1000萬(wàn)元補(bǔ)貼 上海市支持企業(yè)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究 增強(qiáng)高質(zhì)量發(fā)展新動(dòng)能
基礎(chǔ)研究投入達(dá)到或超過(guò)1億元/年的企業(yè)，給予一次性財(cái)政補(bǔ)助1000萬(wàn)元；5000萬(wàn)元(含)至1億元(不含)/年的企業(yè)，給予一次性財(cái)...2025-08-05 09:58:56 -
三省一市推動(dòng)科技創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展
為了更好的完善區(qū)域創(chuàng)新體系，提升區(qū)域創(chuàng)新能力和科技資源一體化配置能力，三省一市人大常委會(huì)于近日分別表決通過(guò)了《關(guān)于促進(jìn)長(zhǎng)三角科技創(chuàng)...2025-08-04 16:51:34 -
江西省重大科技成果熟化與工程化研究項(xiàng)目擬立項(xiàng)公示
日前，江西省科學(xué)技術(shù)廳經(jīng)組織申報(bào)、專家評(píng)審、現(xiàn)場(chǎng)考察等環(huán)節(jié)，現(xiàn)將2025年度江西省重大科技成果熟化與工程化研究項(xiàng)目擬立項(xiàng)予以公示。2025-08-04 16:26:27
版權(quán)與免責(zé)聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
