11月10日，復旦大學未來信息創(chuàng)新學院余建軍教授團隊聯(lián)合上?？萍即髮W陳佰樂研究團隊在國際著名期刊 Nature Photonics（《自然·光子學》）上發(fā)表了題為“Over-200 GHz bandwidth MUTC Photodiodes with 0.81 A/W external responsivity”的研究成果。Nature Photonics（自然光子學）是光學領(lǐng)域（OPTICS - SCIE）頂級期刊。

人工智能（AI）和實時服務的快速發(fā)展推動了對超快、高能效數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠惹行枨螅咚俾实臒o線通信需求也飛速增長，迫切需要寬帶、高能效的太赫茲（THz）光子源來實現(xiàn)超高速的數(shù)據(jù)傳輸。然而光電二極管（PD）作為6G光子太赫茲通信的關(guān)鍵組件，面臨著帶寬和光電變換效率之間的根本性權(quán)衡問題，是6G太赫茲通信發(fā)展必須解決的關(guān)鍵問題之一。全球多個高水平團隊在這一領(lǐng)域進行了多年的研究，但一直進展緩慢。

在本項研究中，展示了一種基于磷化銦（InP）的波導集成改進型單行載流子光電二極管（MUTC-PD）。通過對載流子輸運、光耦合效率以及波導結(jié)構(gòu)的精心優(yōu)化（模式場匹配器、優(yōu)化電場分布、平衡載流子傳輸并最小化寄生電容），成功解決了光電探測領(lǐng)域長期存在的帶寬-效率權(quán)衡瓶頸問題，最終實現(xiàn)了3 dB帶寬206 GHz和0.81 A/W外部響應度的倏逝耦合波導光電探測器，帶寬效率積（BEP）超過130 GHz，樹立了光電探測領(lǐng)域BEP指標的新標桿。器件采用WR-5.1波導輸出，在127–185 GHz頻率范圍內(nèi)提供超過-5 dBm的射頻輸出功率。同時作為概念性驗證，基于光子輔助的通信架構(gòu)，利用研制的MUTC-PD在沒有任何太赫茲放大器的情況下，實現(xiàn)了室內(nèi)54米最高速率可達120 Gbps的無線傳輸演示。這項工作為顯著提高光功率預算和降低能耗開辟了一條途徑，是邁向高帶寬、高效率太赫茲通信系統(tǒng)和下一代無線網(wǎng)絡的變革性一步。

該論文由復旦大學2022級博士生楊雄偉及上?？萍即髮W博士生李林澤、龍?zhí)煊顡喂餐谝蛔髡?，余建軍教授和上海科技大學陳佰樂教授為論文共同通訊作者。本研究得到了國家科技部重點研發(fā)項目和國家自然科學基金多個項目的支持。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41566-025-01784-0

（來源：復旦大學）