我国科学家突破微型光传输技术瓶颈 边缘计算领域获革命性进展

问题——边缘智能“跑得快”离不开数据“传得稳”。

自动驾驶、工业互联网、低空飞行器协同等场景对实时性要求极高,数据需要在基站、车辆、网关等边缘节点间快速交换。

现实中,许多高性能光传输设备体积大、功耗高、集成度有限,难以适配车载、杆站、机柜边缘等空间受限环境,导致“算力下沉”与“传力不足”并存:计算能力可以部署到边缘,但链路能力、能耗与维护成本成为规模化落地的瓶颈。

原因——光传输的“源头质量”决定系统上限。

相干光通信依赖高品质激光作为核心支撑,激光线宽、噪声等指标直接影响信号相干性、解调精度与系统稳定性。

传统集成光源在噪声与线宽方面往往难以兼顾高性能与小型化;而实验室级光源与配套台式设备虽性能强,却难以进入边缘场景的工程体系。

与此同时,边缘业务呈现“多点分布、瞬时突发、持续在线”的特点,要求链路在低功耗条件下仍具备高带宽和可扩展性,这进一步放大了光源与系统集成的技术矛盾。

影响——通信“微型化”关乎新型基础设施的综合效率。

光传输作为数据流通的关键通道,一旦在边缘侧受限,就会抬高端到端时延、增加回传压力,进而影响自动驾驶决策闭环、工业控制稳定性以及多机协同精度。

从更宏观的角度看,数据中心能耗与网络能耗正在成为算力增长的重要约束,若边缘侧仍依赖高功耗、低集成度的光通信方案,将不利于“算力—网络—能源”协同优化,也会提高网络建设与运维成本,削弱高密度计算网络的整体效能。

对策——用集成微光梳打造“高品质、小体积”的相干光传输底座。

研究团队将突破口放在光频梳技术上。

光频梳可提供大量频率间隔均匀、稳定的激光谱线,相当于同时获得多路高一致性的载波资源,为提升传输容量与复用效率提供基础。

团队采用自注入锁定等方法,在微型芯片上实现高品质光频梳,并通过稳定控制进一步提升相干性,使激光线宽压缩至极低水平。

基于此,系统可在光纤中实现更高精度的相干调制与解调,支撑单波长超高速传输,并在多芯光纤等方向展示总容量提升潜力。

更值得关注的是系统层面的工程化“瘦身”。

团队将以往依赖大型台式仪器的相干传输链路进行芯片级集成,用微光梳芯片与半导体光放大器等器件构成轻量化平台,在短距传输中验证多太比特级聚合容量,同时体积较传统系统显著缩小。

这一思路指向边缘通信设备的发展趋势:不只是追求更高峰值速率,更强调单位体积、单位功耗的有效吞吐,以及与边缘部署条件相匹配的可集成、可维护特性。

前景——面向“云—边—端”协同,光传输将走向更高密度、更低能耗、更易部署。

一方面,随着车路协同、低空经济、具身智能等应用加速发展,边缘节点数量与数据量将持续攀升,短距离高容量链路的需求会更加突出;另一方面,绿色发展导向下,“每比特能耗”将成为网络设备迭代的重要指标。

以集成微光梳为代表的微型化相干光传输技术,有望推动边缘侧实现“高带宽、低功耗、模块化”的升级路径,为构建高密度计算网络提供关键器件与系统方案储备。

下一步产业化仍需在可靠性验证、批量制造一致性、封装散热、与现网接口标准适配等方面持续攻关,并通过更多真实业务场景测试来完善工程指标体系。

从"中央大脑"到"神经末梢"的计算范式转变,正在重塑信息社会的基础架构。

这项微型化光传输系统的问世,不仅解决了边缘计算的数据传输难题,更体现了我国科研团队在基础创新领域的深厚积累。

随着该技术的进一步完善和推广应用,必将加速智能社会的到来,为经济社会高质量发展注入新的动力。