2026年11月5日，北京大学电子学院常林研究员团队与合作者在《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了题为“硅光子技术为跨距离光通信提供统一解决方案”（Silicon photonics provides a unified solution for all-distance optical communications）的研究文章。团队将高功率窄线宽集成激光器与高性能硅光相干收发芯片相结合，提出面向不同传输距离的统一方案，兼顾长距通信、高容量短距互连与快速动态重构。

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光通信连接着数据中心内部的服务器，也承载着跨区域骨干网络的数据传输。长期以来，不同距离的链路采用不同技术路线：短距系统多使用强度调制与直接探测，长距系统则依靠相干通信提高频谱效率和接收灵敏度。这种分段设计使跨网段传输往往需要额外的格式转换和光-电-光再生，增加系统复杂性、时延与能耗。随着人工智能集群和云边协同对高带宽、低时延互连的需求持续增长，能够适应多种传输距离的统一光通信平台成为重要研究方向。

面向不同传输距离的光通信架构与硅光相干统一平台

为此，团队将磷化铟增益芯片与超低损耗氮化硅外腔混合集成，实现了兼具高功率、窄线宽和宽范围调谐能力的激光器。其最大片上输出功率达70 mW，同时实现小于1 kHz的本征线宽和超过100 nm的波长调谐范围，峰值电光转换效率达13.7%，为跨距离相干通信提供了关键光源。

混合集成外腔激光器

在此基础上，团队结合高性能硅光相干收发芯片，在短距离光纤链路中实现了无需光放大的单通道320 Gb/s传输，逐一测试的256个波长通道对应总容量为81.92 Tb/s，展示了面向数据中心高容量互连的应用潜力。该平台还在带光放大的循环光纤链路中完成了4400公里等效距离传输，并支持微秒级波长切换与通信恢复，展示了同一硅光平台适配不同传输距离与动态连接需求的能力。

硅光相干平台的短距与长距传输实验

这项研究以硅光子技术为基础，通过链路配置适配不同传输距离，为光通信系统从按距离分别设计走向统一硅光架构开辟了新路径。未来，该方案有望推动相干技术从长距骨干网络向数据中心等短距场景低成本、规模化延伸，促进不同网段的光接口统一，减少硬件差异。在此基础上，结合快速波长切换实现带宽按需调度，可进一步支撑大规模人工智能算力互联与云边端协同，推动光通信网络向统一、灵活、可重构的架构演进。

该论文共同第一作者为北京大学电子学院博士研究生周子璇、黄佳辉、刘易青。北京大学电子学院常林研究员为通讯作者。主要合作者还包括北京大学电子学院陈章渊教授，中国科学院半导体研究所杨林研究员、付鑫副研究员，北京大学电子学院博士后张绪光、高旭、张磊，博士毕业生乔刚、博士研究生陈玉君，SiFotonics Technologies公司的方舟、张宁、刘亚东、蔡鹏飞。该工作由北京大学电子学院光子传输与通信全国重点实验室作为第一署名单位完成。该研究得到了北京市自然科学基金、国家自然科学基金、上海市2025年度“科技创新行动计划”、石家庄—北京大学合作计划联合研究项目、何享健科学基金及启明光子等的大力支持。