光通信技术未来更加凸显其重要性,听专家学者们怎么说?!

日期:2021-12-27 来源:半导体产业网阅读:448
核心提示:2021是元宇宙元年,元宇宙是一个虚拟空间的集合,由AR/VR+NFT +网络+AI所支撑,一个与现实世界平行的虚拟世界正在萌芽。同时,机
 2021是元宇宙元年,元宇宙是一个虚拟空间的集合,由AR/VR+NFT +网络+AI所支撑,一个与现实世界平行的虚拟世界正在萌芽。同时,机器人正在进入现实世界。到2030年,通信业务发展将趋于:大带宽、高品质、多场景、广联接、高安全和传感控一体。光通信凭借其大带宽、低时延的优良基因,在未来十年更加凸显其重要性。
 光通信技术分会头图
近日,由第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)、国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)联合主办,北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司与半导体产业网共同承办的第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛(IFWS & SSLCHINA 2021)在深圳会展中心举行。期间,“IFWS& SSLCHINA 2021:光通信与感知技术分会“论坛上,丹麦技术大学光子工程系副教授欧海燕,天津工业大学电气工程学院常务副院长、教授赵丽霞,华南理工大学教授李国强,中国电科十三所基础研究部主任、中电科青科协副会长、国际电工委员会(IEC)专家房玉龙,南昌大学副教授余礼苏,复旦大学袁泽兴等精英专家学者们带来了精彩报告,分享前沿研究成果。
赵丽霞2
主持人:天津工业大学电气工程学院常务副院长、教授赵丽霞
 
碳化硅(SiC),作为一种宽禁带半导体材料,拥有独特的物理特性。这些独特性质使其器件拥有第一代和第二代半导体材料如硅和砷化镓无法比拟的优越性,于是对社会产生深远影响。比如,受益于碳化硅材料的高电子击穿电压,高的电子饱和速率,宽禁带,高热导率等特性,碳化硅电力电子器件比硅器件性能更佳和能耗更低。
欧海燕
会上,丹麦技术大学光子工程系副教授欧海燕分享了“碳化硅,一种新型的集成光子和量子集成光子平台”视频报告。报告中介绍,碳化硅拥有优异的光学特性,如高的二阶和三阶非线性。利用已经开发好的材料生长和器件制备技术的杠杆效应,碳化硅正成为一种新型的集成光子(PIC)平台。不同晶型(6H,4H,3C和非晶)的碳化硅波导的损耗已降至几个dB/cm,对应的微腔(光子晶体,微环,微盘)的品质因子也已达百万量级。强的光学束缚及高品质因子的光学腔使利用实验室常规设备来研究碳化硅的非线性成为可能。比如,四波混频实验只需几十毫瓦的激光泵浦便可观测到。这些非线性研究是实现高级器件如频率转换器和光学频梳等的理论基础。
 
同时,碳化硅体材料内色心(colorcenter)的研究由来已久。对比金刚石内的色心和三五族的量子点,其显示出许多优越性:有些碳化硅色心的发光波长在通信波导,直接可以利用现有的光通信网络实现量子通信; 有些色心有很长的电子自旋相干时间,可以用来实现量子存储器。基于色心的单光子源和量子存储器都是构建量子集成光子平台的关键基础器件。有些色心可以在室温下工作,能真正让量子技术走出实验室,得到广泛应用。对碳化硅内色心的研究及碳化硅波导的研究迎来了历史的结合点,也就是将色心集成到高品质的光学腔。这个结合预示着产生影响深远的科技成果。作为碳化硅在光学领域应用的先行者,报告详细介绍了碳化硅纳米光子学和色心研究的现状,预测其在集成光子学和量子集成光子学的前景,并分析存在的挑战。
余礼苏
南昌大学副教授余礼苏分享了“网络融合架构下的可见光通信感知一体化技术进展及验证”主题报告。他在报告中指出,未来的网络将采用全频谱通信,实现各频段的动态互补,从而优化整个网络的整体服务质量。可见光通信具有丰富且未使用的频谱带宽,可以提供更大的容量和更高的速度,从而有效增强和补充了下一代通信网络的传输性能。依托现有的大量光纤到户基础设施资源,在有线加无线的网络融合架构下,利用可见光通信感知一体化技术可以为用户提供更加智能、更加快捷的智能家居服务。
赵丽霞1
天津工业大学电气工程学院常务副院长、教授赵丽霞分享了“面向光通信及集成的新型GaN基光电器件”主题报告。
袁泽兴
复旦大学袁泽兴分享了“基于玻璃封装高稳定钙钛矿纳米晶色转换材料的高速水下无线光通信”主题报告。水下无线光通信(UWOC)是实现水下传感、海底通信和水陆通信的重要技术之一。在系统内部,发射效率高、复合速率快、光衰小的发射机对UWOC的传输距离和数据速率起着决定性的作用。直接调制激光二极管 (LD) 是最常用的 UWOC 光源之一,因为它们能够产生具有高调制带宽的光信号,但通常只产生单色光。波长为 450-550 nm 的光在水中的衰减最低。蓝光在纯水中的吸收系数最低,而在某些现实水域中,绿光可以达到较低的吸收。因此,对于不同的水下环境,如果能够快速实现用于传输信号的光的颜色转换,对UWOC将更加有利。卤化铅钙钛矿纳米晶体 (NCs)(CsPbBr3、MAPbBr3)已被证明具有高色纯度、短发射寿命和出色的发光效率。如果可以进一步解决它们较差的稳定性,它们将成为 UWOC 中颜色转换的独特候选者。
 
在这项工作中,利用具有超高稳定性和高光学带宽的全无机非晶玻璃(CsPbBr3 NCs-玻璃)中的绿色发光 CsPbBr3 纳米晶体来实现颜色可切换的 UWOC。玻璃基体的大折射率提高了 CsPbBr3 NCs 的辐射跃迁率(衰减时间 3.22 ns),实现了 180 MHz 的 -3dB 光学带宽。此外,我们构建了一个具有 450 nm LD 的 UWOC 系统来泵送 CsPbBr3 NCs-玻璃和一个长度为 15 cm 的水箱来模拟水下通道。来自 LD 泵浦 CsPbBr3 NCs 玻璃的绿光被带有 495 nm 长通滤光片的高灵敏度 APD 捕获以去除蓝光。可实现的最高数据速率为 185 Mbps,实测 BER 为 2.32 × 10-3,低于前向纠错 (FEC) 限制 3.8 × 10-3。随着以 180 Mbps 的数据速率连续延长运行时间,BER 表现出微弱的波动,并且始终在 24 小时内满足 FEC 标准。我们相信 CsPbBr3 NCs-玻璃由于其优异的光学性能和稳定性,在光通信和照明方面具有巨大的潜力。
李国强
华南理工大学教授李国强分享了“可见光通信系统中核心元器件研究”主题报告。他在报告中介绍,目前可见光通信的单灯传输技术已趋于成熟,但是面向下一代高速率、长距离、微型化的可见光通信系统在器件、通信模块、传输技术、系统组网等方面还存在一系列亟待突破的技术问题。团队以构建微型化高速长距离传输的可见光通信系统为目标,深度探索照明与通信深度融合的机理规律,研制面向微型化的高光效、高调制带宽照明与通信一体化设计的白光LED器件,研制可见光通信波段高带宽光电探测器和高线性度高能效的收发模块,构建高速长距离传输实验系统,验证新型器件及微型化模块的整体性能。目前已制得光效@带宽为120 lm/W@350 MHz的照明与通信两用的高带宽白光LED光源器件;响应度@带宽为0.74 A/W@320 MHz的蓝光探测器;制备的高速可见光通信集成模块电-光-电响应总带宽达450 MHz,基带支持传输速率达到4.5 Gbps;搭建的链路传输速率@距离@误码率达1Gbps@5m@1E-8。相关成果已在中广核、广东某国家单位推广应用。
房玉龙
中国电科十三所基础研究部主任、中电科青科协副会长、国际电工委员会(IEC)专家房玉龙分享了“面向光通信应用的DFB激光器和APD探测器材料进展”远程视频报告。

(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)
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