最近、南京大学の謝振達教授、賈崑鵬助教授チームとパープル マウンテン研究所/東南大学の朱敏教授のチーム、中国科学院蘇州ナノテクノロジー・ナノバイオニクス研究所の梁偉研究員チーム協力を開始します、自社開発の完全に統合されたファイバーマイクロキャビティ光周波数コムを使用するat低ノイズ周波数合成と高速テラヘルツ無線通信に関する研究重要な突破口を開く、新世代通信技術の開発にとって非常に重要です。2025 年 7 月 7 日、関連する結果は「コンパクトなターンキー カー コムによる低ノイズ周波数合成とテラヘルツ無線通信」というタイトルで雑誌「Nature Communications」に正式に掲載されました。、学術研究員のZhu Shining氏と学術研究員のYou Xiaohu氏が、この研究活動において重要な指導を提供しました。
写真1 集積マイクロキャビティ光周波数コムに基づく低ノイズ周波数合成の概略図
テラヘルツ通信は、広帯域、高速、安全性などの特徴から新世代通信技術の重要な研究内容である。ただし、テラヘルツ周波数はマイクロ波と光波の周波数の間にあります。低ノイズのテラヘルツ周波数源と高速変調は、テラヘルツ通信の実用化を制限する困難な問題である。彼らはかつて存在していました「テラヘルツブランク」という用語。テラヘルツ周波数の合成と制御に光学的手法を使用することは、上記の問題を解決する重要な方法です。南京大学チーム光ファイバーマイクロキャビティの使用を最初に提案した者である (繊維 ファブリペロー共鳴器，FFPR) 低ノイズのマイクロキャビティ光周波数コムを生成する新しい方法。光ファイバーの超低伝送損失と大きなモード体積を最大限に活用し、オンチップマイクロキャビティよりもはるかに低い量子ノイズと熱雑音の制限を備えています。 10 年近くにわたるハードワークとプロセスの繰り返しにより、独自に開発された光ファイバー マイクロキャビティの精度はかつてないほど高くなりました。200昇格する30000上。一度国際的な影響力を持つ一連の重要な成果を達成、最初の近量子ノイズ限界マイクロキャビティ光周波数コム生成などを含む。関連作品が出版されています。物理的レビューレター、125, 143902 （2020），自然コミュニケーション15, 55 (2024)，自然コミュニケーション、13, 6395 （2022），光: 科学と応用、11, 296 （2022），光: 科学と応用、9、185 (2020) 他。
これに基づいて研究チーム品質係数を最大6×10⁸のファイバーマイクロキャビティとDFBレーザー チップの統合パッケージング、自己注入同期効果に基づくポンプレーザーの超高線幅圧縮が実用化されるDFB レーザー基本線幅を722mHz，パッケージサイズのみ85mm×90mm×25mm。
写真3 ソリトン光周波数コムの生成とその広帯域周波数合成
統合されたマイクロキャビティカー光周波数コムは、再現可能な重要な起動特性を備えているだけでなく、位相雑音性能においても大きな進歩を遂げています。統合マイクロキャビティ光周波数コム システムに初実装量子ノイズ限界に近い。さまざまなソリトン状態を自由に切り替えることで、次のように実現できます。10GHz マイクロ波帯域を 300GHz テラヘルツ帯の低ノイズ周波数合成。この光生成テラヘルツデバイスの位相雑音指数はすでに従来のマイクロ波測定法の限界よりも低いため、チームは周波数を直接打ち負かすために 2 つのテラヘルツ源を提案しました。の基本的なミキシング騒音測定方法、成功しました300 GHz 帯域測定値オフセット10 kHz で –95 dBc/Hz、ノイズ フロア –133 dBc/Hz という業界トップの仕様，現在のマイクロキャビティ光周波数コムを更新しましたテラヘルツ周波数合成の位相雑音レコード。
写真4 量子雑音限界に近いマイクロ波およびテラヘルツ位相雑音の特性評価
さらに、研究チームは、ダブルカーコムアーキテクチャとテラヘルツ基本波混合方式に基づいた超広帯域光テラヘルツ通信システムを構築し、搬送波位相回復のないミニマリズムを達成しましたテラヘルツ通信、システム受信側の複雑さと消費電力を効果的に軽減し、高速無線通信における低ノイズ テラヘルツ信号の実現可能性と利点を検証します。
写真5 搬送波位相回復のない高速無線テラヘルツ通信システム
現在、この成果により、製品に統合された低ノイズのマイクロキャビティ光周波数コムのプロトタイプが形成され、ジュネーブの国際発明展示会で金メダルを獲得しました。この一連の成果は、単に宣伝するだけではありませんマイクロキャビティ無線通信における光周波数コムの実用的な進歩は、光周波数コムに基づく低雑音マイクロ波の開発も示す/テラヘルツ波発電技術は、レーダー探知や高速通信などの主要分野でエンジニアリング応用段階に入り、高周波、高速、低消費電力の新世代の情報システムを構築するための重要なサポートと技術的埋蔵量を提供します、低地経済などの新たな生産力の安全かつ安定した発展を支援する。
南京大学のJia Kunpeng助教授、パープルマウンテン研究所の准研究員Cai Yuancheng、南京大学の博士課程学生Yi XinweiとQin Chenyeが論文の共著者です第一著者、謝振達教授、南京大学そして賈崑鵬助教授、パープルマウンテン研究所/東南大学黄永明教授そして朱敏教授中国科学院、蘇州ナノテクノロジー・ナノバイオニクス研究所研究者の梁偉はこの論文の共同責任著者です。この研究は、学術研究員のZhu Shining氏と学術研究員のYou Xiaohu氏によって注意深く指導されており、国家重点研究開発プログラムの支援を受けています、中国国家自然科学財団、江蘇省自然科学財団その他のプロジェクトと張江研究所のサポート。
論文リンク:https://wwwnaturecom/articles/s41467-025-60630-7
