研究人員已開發出一種芯片級光無線系統，該系統在能源消耗上優於傳統 Wi-Fi，並能提供超快的數據傳輸速度。該技術利用光而非無線電波，為擁擠的無線網絡提供了一種緩解壓力的解決方案。隨著視頻通話、串流媒體和連接設備對現有基礎設施施加重負，無線需求持續上升。目前的系統依賴於無線電頻率，這在帶寬、干擾和能耗上面臨限制，特別是在密集的室內環境中。新系統通過光來傳輸數據，解決了這些挑戰，解鎖了顯著更高的帶寬。
光無線通信不會干擾無線系統，且可以精確定向，非常適合用於用戶密度高的室內空間。該系統的核心是一個緊湊的芯片，包含一系列微型激光器，能夠同時傳輸多個數據流。這種並行的方法在保持硬件足夠小以便能夠集成到設備或接入點的同時，提高了整體容量。研究人員使用了一個 5 × 5 的垂直腔面發射激光器陣列，或稱 VCSEL，每個激光器都能發送自己的信號。
這些半導體激光器已在數據中心廣泛使用，並能以高速度和良好的效率運行。通過並行運行多個激光器，該系統顯著提高了總數據吞吐量。測試中，21 個激光器同時運作，每個激光器提供 13 至 19 吉比特每秒的數據傳輸速率。整體系統在兩米的自由空間鏈路上達到了 362.7 吉比特每秒的總數據速率，這使其成為目前展示的最快芯片級光無線發射器之一。
該系統使用了一種調變技術，將數據拆分為多個頻率通道，從而高效利用帶寬，同時適應信號條件。研究人員指出，若使用更快的接收器，速度還可更高。管理多條光束的挑戰尤其突出，特別是在信號重疊的情況下。為了解決這一問題，團隊設計了一種光學系統，能夠將每條光束塑形並定向到特定區域。
微透鏡陣列首先對每個激光器的光進行對齊，隨後的光學設備將光束分佈到結構化的網格中。這樣可以最小化重疊，確保每個信號在接收器上保持獨立。測試顯示，在兩米的距離上，目標區域的照明均勻性超過 90%。這使得在同一空間內可以將不同的光束分配給不同的用戶。
研究人員還通過同時運行多條光束來演示多用戶操作。在一次測試中，四個同時鏈路的系統保持穩定的連接，並提供約 22 吉比特每秒的總數據速率。能源效率是另一個主要優勢。該系統每比特消耗約 1.4 奈焦耳，約為可比 Wi-Fi 技術的一半。隨著數據使用量的不斷增長，這有助於減少電力需求。
這項技術並不打算取代現有的網絡，而是旨在補充它們。它可以在辦公室、家庭或公共空間中部署，以緩解無線電系統的流量，同時提供更快和更高效的連接。這項研究已發表在《Advanced Photonics Nexus》期刊上。
