近日，国家信息光电子创新中心（NOEIC）成功自主研发了一款250GHz超宽带光子芯片。基于该芯片技术，创新中心已开发出全球首款170吉赫兹强度调制器并应用于国产化光电子测量设备。

本次突破的关键材料：薄膜铌酸锂

在光纤通信网络中，光子芯片的角色犹如物理世界中的“翻译官”与“邮差”。我们日常使用的手机、电脑等设备处理的是电信号，而数据在长途传输时则需转换成光信号以降低损耗、提升速率，光子芯片正是负责“电转光”和“光转电”转换的关键核心器件。调制器芯片的带宽越大，其单位时间内能承载和传输的数据量就越多。

据了解，传统的硅光、磷化铟、体材料铌酸锂等调制器带宽仅30-100GHz，如同“双车道公路”，无法承载AI与6G的“海量车流”；功耗高、驱动电压大，适配不了智算中心低功耗需求；线性度差、信号失真严重，难以支撑高阶调制与超高速传输。

铌酸锂（LiNbO3）是一种在光子学领域长期被验证的经典材料，具备优异的线性电光效应、低光学损耗、高稳定性以及宽透明窗口。其线性电光效应能够实现电信号对光信号的高速、低失真调控，是高性能光通信与微波光子系统的重要物理基础。此外，铌酸锂还具有突出的非线性光学性能，支持频率转换、光频梳、参量过程等复杂光场调控能力，为宽谱光通信、精密测量和量子信息等前沿方向提供了关键材料支撑。

薄膜铌酸锂（TFLN）则进一步突破了传统体材料铌酸锂在小型化、集成化和晶圆级加工方面的局限。通过薄膜化、晶圆化和芯片化，TFLN在保持铌酸锂高速、低损耗、高线性度及强非线性等优势的同时，显著提升了器件集成度、工艺一致性和平台扩展能力。相较于传统材料体系，TFLN更契合高带宽、低功耗、高集成度光子芯片的发展需求，被视为下一代集成光子平台的重要发展方向。

性能夯到爆

依托薄膜铌酸锂材料革命与异质异构集成技术，国家信息光电子创新中心研发的超大带宽TFLN调制器芯片，实现了技术上的颠覆性突破，堪称“超高速光通信的性能天花板”，其核心优势突出体现在两个方面：

（1）超大带宽，打破速率上限：实现实测电光带宽>220GHz、外推带宽逼近250GHz，是硅光的3倍以上，相当于把“双车道”拓宽为“超高速八车道”，原生支撑单通道512Gbps光纤、400Gbps太赫兹无线传输。

（2）全频平坦响应，保障信号高保真：110-220GHz全频段响应平坦度<0.5dB，无滚降畸变，完美适配光纤基带（1–110GHz）与亚太赫兹/毫米波频段（140-220GHz）双场景，一套芯片通吃全链路。

目前，依托该芯片，项目团队率先实现光纤通信和无线通信系统间的跨网络融合：光纤有线传输速率突破512吉比特每秒，相当于一秒钟传完十几部高清电影；太赫兹无线传输速率达到400吉比特每秒，可同时为86个用户提供8K超高清视频流。

据了解，早在今年2月，国家信息光电子创新中心联合多家科研机构在国际上率先研制出超宽带光电融合集成芯片实现超过250GHz的电-光-电转换能力，从原理上突破传统电子架构限制。

当时相关学术成果就已经发表在了《自然》杂志上。

现在仅过了三个月，创新中心就宣布调制器已工程化并交付使用，说明研发端的转化效率比预期快得多。

这款芯片前途光明

超宽带光子芯片的技术突破，并非单一产品的升级，更将带动整个科创芯片产业链的协同发展，形成“核心芯片-器件封装-终端应用”的完整产业闭环。

国家信息光电子创新中心相关人士表示，超宽带光子芯片后续将延伸出非常多的应用场景。其中，在数据中心的应用，将进一步提升传输速率并降低延时。同时，依托薄膜铌酸锂材料革命与异质异构集成技术，超宽带光子芯片也有望在1.6T以上的高速光模块中广泛使用。

此外，这款芯片还将为6G“空天地一体化”通信提供底层支撑，并有望延伸应用于星载通信，助力国产化卫星通信设备开发。

参考来源：中国光谷、电子工程世界、艾邦光通信、上海证券报

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