《探索 | 混合芯片实现太赫兹波与光信号双向转换》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: 胡思思
  • 发布时间:2025-08-08
  • 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。

    光子与太赫兹电路集成并测试于单一芯片上。产生的太赫兹辐射被背面的金镜收集,用于不同材料的谱学(或传感)分析


  • 原文来源:https://actu.epfl.ch/news/a-hybrid-photonic-terahertz-chip-for-communicati-2/#:~:text=Researchers%20at%20EPFL%20and%20Harvard%20University%20have%20engineered,terahertz%20and%20optical%20ranges%20on%20the%20same%20device.
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