天目Tech+比5G快10到20倍！紫金山实验室发布面向6G的重大成果当5G正全面加速融入人们的生活

当5G正全面加速融入人们的生活时，中国6G研发已经有了新进展。
近日，紫金山实验室发布面向6G通信重大成果——360-430GHz太赫兹100/200Gbps实时无线传输通信实验系统，通信速率较5G提升10到20倍。
6G通信有何特点？这项成果有何意义？1月6日，《天目Tech+》专访到紫金山实验室光子太赫兹课题组负责人朱敏，跟大家聊一聊正在研发路上的6G通信。

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紫金山实验室采访对象供图
太赫兹通信
较5G传输效率大为提升
先带大家复习一下硬核的物理学知识。
电磁波是电场和磁场的一种周期性的震动。它可以携带能量，通过调制，将信息加载于电磁波之上，就实现了无线通信。利用电磁波的这一特性，人类用上了手机、笔记本、无线电设备。
在本质上，无线电、红外线、可见光、紫外线等都是电磁波，它们具有不同的波长、频率、能量。其中，太赫兹（THz）就是指一种频率（每秒波动的次数，单位Hz）在100GHz到10THz之间的电磁波。
在电磁波谱中，太赫兹的频谱范围位于微波和红外之间（如下图所示），是电磁波谱中较少开发利用的波段。

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频谱示意图
太赫兹频段带宽资源极为丰富，可支持100Gbps-1Tbps超高速率无线通信，相比5G网络的理论峰值传输速率为10Gbps ，可提升一至两个量级。
“总体而言，太赫兹频段具有高频率、短波长和窄光束等物理特性，使太赫兹无线通信被业界和学术界普遍认为，是未来6G移动通信系统的核心组成部分。”朱敏说。

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紫金山实验室采访对象供图
采用光子技术路线
太赫兹信号这样产生
太赫兹在波谱中的位置，处于宏观电子学向微观光子学的过渡阶段。因此，按照信号产生的方式，太赫兹通信可以采用电子技术和光子（辅助）技术。
朱敏解释，其中，电子技术路径是由微波通过倍频技术（输出信号频率是输入信号频率的整数倍）来产生太赫兹信号。不过，对于硬件设备属性而言，这类高频电子器件会面临着传输频率和带宽受限、损耗大等问题。
因此，紫金山实验室自成立伊始，经过技术路线调研对比，选择了光子技术路线，由光波通过“外差拍频”技术——即混合两个不同频率的波，来产生新的频率，获得太赫兹信号。换句话说，就是采用成熟的光通信技术手段，来辅助实现太赫兹无线通信。
具体而言，就是通过两束光波，在高速的光电探测器中进行“外差拍频” 。
【天目Tech+比5G快10到20倍！紫金山实验室发布面向6G的重大成果】“在外差拍频中，我们得到的两束光波频率之差的分量，就是所需的太赫兹信号。这种技术路线具有高载频、大带宽、传输损耗低等特点，突破电子器件固有瓶颈。”朱敏说。

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图片来自紫金山实验室
首创新的传输架构
通信速率打破世界公开报道纪录
在这套通信实验系统中，紫金山实验室首创出 “光纤-太赫兹-光纤”一体融合的实时传输架构，并在一定程度上解决了太赫兹传输距离的问题。