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混合芯片实现太赫兹波与光信号双向转换

有望推动超高速通信和计算设备研发

2025-08-07 科技日报 刘霞
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瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和美国哈佛大学科学家合作,研制出一款新型集成芯片,实现了太赫兹波与光信号的相互转换。相关研究成果发表于最新一期《自然-通讯》杂志,有助推动超高速通信、测距、高分辨光谱以及超快计算等领域的发展。

太赫兹波与光在频率范围和产生机制上存在显著差异。太赫兹波指频率在0.1太赫兹(1012赫兹)至10太赫兹之间的电磁波,在电磁波谱中位于微波(用于WiFi等电信技术)与红外线(用于激光器和光纤)之间。光是指电磁波谱中的可见光部分。虽然太赫兹波在6G通信、无损检测、医疗成像等领域展现出巨大潜力,但如何让其与现有光通信技术无缝衔接,一直是困扰科学家的难题。

2023年,该研究团队曾利用超薄铌酸锂光子芯片,实现了激光调控太赫兹波的突破。如今,他们更进一步:新型集成芯片就像为两种电磁波打造了“双语翻译器”,不仅能让光“说”出太赫兹波,还能把太赫兹波“译”回光信号。这种双向转换能力,标志着太赫兹—光融合技术迈上新台阶。

该芯片的创新点在于,研究团队在此前研制出的铌酸锂芯片上,精巧设计了两种微米级结构:形同微型天线的传输线负责引导太赫兹波;相邻的光波导则像光纤般约束光波。二者“比邻而居”,实现了太赫兹波和光以最小的能量损失相互作用和转换。这种设计犹如在芯片上建造了“立体交通网”,让不同频段的电磁波各行其道又相互连通。

该芯片可用于开发太赫兹基雷达,实现毫米级误差测距。此外,由于“体型”小巧,还可与激光器、光调制器和探测器等光子设备兼容。进一步缩小该芯片尺寸后,可无缝集成到自动驾驶汽车中使用的下一代通信和测距系统,也有望在6G高速通信领域发挥重要作用。

(原载于《科技日报》 2025-08-07 第04版)

打印 责任编辑:闫文艺

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