《Light》新论文:335GHz太赫兹通信如何跨越2.2公里?

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导语

今日,来自紫金山实验室、东南大学、北京真空电子技术研究所等单位的联合研究团队,在《Light: Science & Applications》发表最新成果(https://doi.org/10.1038/s41377-026-02321-6),提出了一种光子电子混合协同的太赫兹通信方案,成功在335GHz频段实现了2.2公里的无线传输,净速率达27.84Gbps,创下该频段速率-距离乘积61,248 Gbps·m的世界纪录。

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核心内容

1.高功率行波管放大器(TWTA)------让信号"喊得远"

研究团队自主研发了一款335GHz连续波行波管放大器:

最大输出功率达3.82W(近4瓦)

增益超过50dB

采用新型折叠波导慢波结构,显著提升能量转换效率

这是目前300GHz以上频段输出功率最高、增益最大的连续波放大器之一。

2.分集接收方案------让接收"听得清"

为提升接收灵敏度,团队设计了单发射、双接收的分集接收架构:

两个太赫兹接收器间距5cm

结合LSTM-ANN智能均衡器实现最大比合并(MRC)

信噪比提升接近3dB,逼近理论极限

  1. 2.2公里实地链路验证

在南京市区跨越四条城市河流的真实环境下:

采用16QAM调制

最高线速率达34.8Gbps

净速率27.84Gbps

成功实现高清视频与5G NR信号实时传输

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研究意义

这项研究不仅是技术指标的突破,更代表了太赫兹通信从实验室走向真实环境的重要跃迁:

填补光子学太赫兹系统的距离空白:此前光子学方案多限制在几百米内,本研究首次将其推至公里级。

展示光子-电子融合的技术路径:利用光子学产生高频大带宽信号,借助真空电子器件实现高功率放大,兼顾速率与距离。

为6G无线光纤替代提供可行方案:在桥梁、山区、应急通信等场景中,太赫兹无线链路可成为光纤的低成本、高灵活补充。

图1:基于光子-电子融合解决方案的点对点远距离太赫兹无线通信

图2:335GHz连续波行波管放大器(TWTA)的设计

图3:连续波行波管放大器(TWTA)的性能表征

图4:基于行波管放大器的太赫兹无线通信系统与分集接收方案的演示

图5:在335GHz、2.2公里太赫兹无线链路上进行分集接收处理的实验结果

【注】小编水平有限,若有误,请联系修改;若侵权,请联系删除!

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