面向6G无线通信应用的太赫兹收发器

张真真，王 长,2，谭智勇,2，曹俊诚,2*

(1.中国科学院上海微系统与信息技术研究所 太赫兹固态技术实验室，上海200050；2.中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049)

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太赫兹(Terahertz,THz)波是频率在0.1～10 THz的电磁波，在电磁波谱中位于红外和微波之间。近年来，THz技术因其在快速成像、无损探测、太空遥感、材料表征和高速无线通信等领域巨大的应用潜力而取得了显著进展[1-6]。在无线通信领域，虚拟现实(VR)、自动驾驶、远程医疗、物联网、脑机接口等越来越多新兴技术的发展将需要比5G网络更高带宽和更快的数据传输速率[7]。当最小带宽达到几十GHz时，必须在THz范围内使用更高的载波频率。THz无线局域网和蜂窝网络可以为这些新兴的技术提供每秒数T比特(Tbit/s)的超高数据传输速率和高速无线数据分发[8]，成为6G的关键候选波段[9]，文献[10]描述了6G无线通信技术的未来愿景[10]。现在，世界上许多研究小组已经开发出频率超过100 GHz的通信链路。特别是，在275 GHz以上，有可能为无线电通信应用提供超过50 GHz的超大带宽[11]。

THz无线通信技术的发展势必会推进新技术的革新，包括收发器、通信设备、链路、软件、信号处理和系统的突破性进步。例如为了解决障碍物对信号的阻挡问题，科学家提出了一种全新的基于可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surfaces,RIS)的无线通信技术[12-14]，通过巧妙地调整反射元件的相移来控制光束的传播方向，提高覆盖性能。此外，紧凑、轻便、易于操作的THz波收发器是高频无线通信系统的关键核心技术。基于光子学原理的收发器在信号生成、调制和检测方面具有很强的实用性，既可以实现超宽带和超高速传输，又易于与现有的光纤或无线网络相结合[15]。……