近日，中心王兴军教授-舒浩文研究员团队在国际学术期刊Nature Communications在线发表了题为“Minimalist terahertz wireless transceiver in integrated photonics”的研究论文。该研究成功打破了光子辅助无线通信中光源纯度与数字信号处理（DSP）复杂度之间长期存在的制约关系，以极简硬件架构实现了超高速太赫兹无线通信，为轻量化、大规模部署的终端高性能无线收发机提供了核心解决方案。

随着人工智能物联网（AIoT）的发展，下一代无线网络亟需满足高速、高效、高密度的传输需求，太赫兹通信因其超大传输容量成为支撑该需求的核心技术。光子辅助太赫兹无线通信依托大带宽与高频谱灵活性优势，成为突破电子学瓶颈的关键路径。尽管光纤无线（RoF）方案已在基站等场景中得到广泛研究与应用，但在空间受限、功耗敏感的终端设备中落地仍面临重大挑战，主要集中在三个方面：一是发射端低噪声载波生成，依赖成本高、体积大且结构复杂的窄线宽激光器；二是接收端高速高保真信号解调，依赖复杂混频器件与严格光路匹配；三是支撑高速传输的DSP会大幅提升系统功耗、成本与时延，而能简化 DSP 的高纯度相干光源又因制造工艺精密、环境敏感性强，难以在终端设备中大规模使用。因此，信号源纯度与DSP复杂度之间长期存在的固有矛盾，成为了制约光子辅助无线通信系统向终端设备规模化部署的关键瓶颈。

针对上述问题，研究团队提出了相干相位锁定机制，采用残余载波调制 + 注入锁定的核心架构，在物理层实现相位同步与噪声消除，从根本上打破了上述制约。发射端采用残余载波单边带调制，残余载波与边带信号同源同路；接收端利用注入锁定技术低噪放大残余载波，相位误差小于0.1 rad，精准消除激光器与信道相位噪声。该方案彻底摆脱对窄线宽激光源的依赖，且无需相干相关DSP，大幅简化系统架构。

系统集成层面，研究结合高性能改进型单行载流子光电探测器（UTC-PD）和薄膜铌酸锂马赫–曾德尔调制器（TFLN MZM）实现超宽带光电/电光转换，在200 GHz载波频率下实现144 Gbps的太赫兹无线通信。实验验证显示，采用 4 MHz 线宽DFB 激光器与 200 Hz 线宽外腔激光器的传输误码率几乎一致，证实了该方案的“非激光器依赖”特性；同时，系统可完全移除频偏估计与载波相位恢复算法，有无DSP条件下传输性能几乎一致，显著降低系统时延与功耗。

该研究采用4MHz线宽DFB激光器即可实现高速传输，是目前光子无线通信领域对激光器线宽要求最宽松的方案；同时，创造了单PD接收144 Gbps无线信号的吞吐速率纪录。该研究大幅降低了光子无线通信的复杂度，在集成度、成本以及系统能耗方面实现了突破性提升，为下一代无线通信终端设备的轻量化、大规模部署提供了关键解决方案。

本论文的共同第一作者为北京大学电子学院博士生郭艺君、北京大学电子学院博士后张绪光和北京大学电子学院博士生张云皓。北京大学电子学院舒浩文研究员、王兴军教授，北京大学电子学院博士后沈碧涛为本文共同通讯作者。主要合作者还包括上海科技大学信息科学与技术学院陈佰乐副教授、博士研究生王鲁玉、龙天宇，鹏城实验室王磊研究员、贺志学研究员，国家信息光电子创新中心总经理肖希、高级工程师周佩奇，北京大学电子学院博士研究生王皓玉、杨林山、李明潞、博士后陶子涵。该研究得到了国家自然科学基金、教育部基础学科与交叉学科突破计划、国家重点研发计划、中国博士后创新人才支持计划，以及红外探测技术国家重点实验室等项目的资助与支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-71081-z