近日，北京大學電子學院傳來了一項突破性的科研進展。該學院常林研究員團隊攜手中國科學院空天信息研究院的李王哲研究員團隊，在國際權(quán)威期刊Nature Electronics上發(fā)表了題為“Microcomb-synchronized optoelectronics”的研究論文。該研究首次成功地將光子芯片時鐘應用于信息系統(tǒng)中，標志著信息技術(shù)領(lǐng)域的一次重大革新。
這項技術(shù)的核心在于利用可大規(guī)模生產(chǎn)的超低損耗氮化硅光子芯片。研究團隊通過這片小小的芯片，借助光學頻率梳生成了高精度且低噪聲的時鐘信號。這一創(chuàng)新不僅突破了傳統(tǒng)電子芯片在時鐘帶寬、能耗以及噪聲等方面的局限性，更為未來超高速芯片的發(fā)展指明了方向。
在傳統(tǒng)電子技術(shù)中，高頻信號的生成往往面臨著帶寬受限、信號易失真以及功耗過高等挑戰(zhàn)。而在光電子系統(tǒng)中，光學合成信號與電子時鐘的頻率不匹配問題也一直是同步技術(shù)的難題。為了攻克這些難關(guān)，研究團隊聯(lián)合開發(fā)出了一種基于片上微梳的振蕩器。這種振蕩器巧妙地將集成超高Q值諧振器的微梳與自注入鎖定技術(shù)相結(jié)合，能夠合成覆蓋從兆赫茲到105 GHz的微波信號，為系統(tǒng)提供了共享的時頻參考，實現(xiàn)了光學和電子信號的自然同步。
研究團隊還展示了基于該芯片的多波段通感一體系統(tǒng)。這一系統(tǒng)通過單一的芯片就實現(xiàn)了5G、6G、毫米波雷達等不同電磁波波段的多種功能，并能夠在傳感和通信兩種模式之間靈活切換。這種創(chuàng)新設計不僅極大地簡化了硬件結(jié)構(gòu)，還有效降低了系統(tǒng)的復雜性和成本。在實際應用中，該系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了厘米級別的感知精度，并支持調(diào)制格式高達256-QAM的6G通信。
據(jù)北京大學電子學院介紹，這項技術(shù)的潛在應用價值廣泛。在處理器芯片領(lǐng)域，該方案有望將時鐘頻率提升至100G以上，從而提供遠超當前芯片的算力。在手機基站方面，它能夠顯著降低設備的能耗和成本，提高運營效率。而在自動駕駛領(lǐng)域，毫米波雷達的集成化設計則將有助于提升車輛的感知精度和響應速度，為自動駕駛技術(shù)的進一步發(fā)展奠定堅實基礎。
這一研究成果的發(fā)布，不僅標志著我國在光子芯片技術(shù)領(lǐng)域的又一次重大突破，也為全球信息技術(shù)的未來發(fā)展注入了新的活力。隨著技術(shù)的不斷成熟和應用場景的拓展，光子芯片時鐘有望成為推動信息技術(shù)革命的重要力量。
同時，這一成果的取得也離不開研究團隊的辛勤付出和密切合作。他們憑借深厚的科研功底和不懈的探索精神，攻克了一個又一個技術(shù)難關(guān)，最終實現(xiàn)了這一具有里程碑意義的創(chuàng)新。
相信在未來，隨著這項技術(shù)的不斷推廣和應用，我們將迎來一個更加高效、智能和便捷的信息時代。
