技术前沿 | 第八期南昌大学重庆研究院创新中心科技成果展

沈云

成果简介:

电磁波的频率决定了通信速度上限，频率越高、手机通信速度就越快。太赫兹技术的潜在应用领域，包括大数据中心、物联网设备、大型多核计算芯片、远程通信、大气与环境监测、实时生物信息提取与医学诊断等领域。然而，在制备太赫兹芯片时，将大量光学器件高度集成到芯片上是一项极具挑战性的任务。因此，提高器件的稳健性对于降低芯片的制造成本和提高整体可靠性至关重要。结合太赫兹应用需求，我们研发了面向5G/6G通信感知的太赫兹光子互联芯片，并取得了关键突破。具体包括，提出了一种支持谷拓扑输运的Kagome晶格光子结构，实际制备了10mm，14mm直波导及Z波导芯片，基于太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)，对传输性能进行了测量。测量结果与理论预测结果一致，在0.437-0.453THz范围，直波导和Z波导具有相同的传输鲁棒性，表明拓扑边界态的单向传输“光学超导”性能。进一步提出了超表面片上集成太赫兹互联芯片。设计了二维光子超表面拓扑光子结构，得到具有拓扑平凡和非平凡结构，以此构建了传输波导，验证了其不受缺陷、杂质和各种干扰影响的鲁棒传输性质。

应用场景：面向5G/6G通信及其与之相关的大数据中心、物联网设备、大型多核计算芯片、远程通信、大气与环境监测、实时生物信息提取与医学诊断、AR/VR、智能驾驶等系统中器件内信号传输及器件间的信号互联。

创新点：基于光子拓扑绝缘体非平庸拓扑特性所形成的光在发生拓扑相变的界面上稳定的单向传输性，解决了通信波导中缺陷、杂质和各种干扰影响传输质量及通信速率的问题；并基于超表面结构，进一步研发了片上集成太赫兹互联芯片。