芯片级激光无线通信实测 362.7 Gbps，能耗降至 Wi-Fi 一半

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研究人员在《Advanced Photonics Nexus》上发表的一项研究展示了芯片级光无线通信系统的最新进展：基于 5×5 VCSEL 激光阵列，在两米距离的测试中实现了 362.7 Gbps 的总传输速率，单比特能耗约 1.4 纳焦耳，约为同类领先 Wi-Fi 技术的一半。

系统架构

系统的核心是一组定制设计的 5×5 垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列。这些红外激光器广泛应用于数据中心和传感领域，具备高效率和高速运行的特性，能够通过标准半导体工艺大规模制造。

阵列中的每个激光器可独立控制并传输独立的数据流。测试中启用了 25 个激光器中的 21 个，单激光器速率在 13 至 19 Gbps 之间。整个阵列集成在一颗不足一毫米的芯片上，尺寸适合紧凑型无线接入点，甚至有潜力集成到智能手机等设备中。

多光束同时工作会带来一个关键挑战：防止光束重叠造成干扰。研究团队为此设计了精密的光束整形系统。

微透镜阵列首先对齐并准直来自每个激光器的光线，额外的透镜将光束组织成结构化的方形照明网格，确保每个光束覆盖特定区域且重叠最小化。测试显示，在两米距离处光分布均匀度超过 90%。

团队还通过同时激活四束激光验证了多用户能力，每个连接保持稳定，总速率约 22 Gbps，证实多个光链路可以同时工作且无显著干扰。

光无线系统使用的激光源天然具备高能效特性。实测中，系统能耗约 1.4 纳焦耳/比特，约为同类 Wi-Fi 技术的一半。

研究人员强调，光学无线技术并非要取代 Wi-Fi 或蜂窝网络，而是作为补充手段，在室内环境中处理高容量数据流量，减轻无线电系统的拥堵压力。未来类似系统可嵌入天花板、照明设备或无线接入点中，为多用户同时提供高速、安全和节能的连接。