光子太赫兹全息通信：从实验室研发迈入实景业务验证

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息通信是第六代移动通信（6G）的典型应用场景之一，旨在通过融合无线传输与全息三维成像技术，实现超大带宽、超低时延的沉浸式通信体验。随着5G网络在全球规模化部署，产业界与学术界已开始探索即将在2030年商用的6G技术，其中全息通信、数字孪生、元宇宙等应用对6G网络性能提出了前所未有的要求：传输速率需从5G的每秒千兆比特量级提升至每秒太比特量级，端到端时延需从毫秒级降至亚毫秒级，可靠性需达到99.999 99%以上。传统微波/毫米波频段由于频谱资源有限，难以支撑指数级增长的数据流量；而太赫兹频段（0.1～10太赫兹）拥有丰富的连续频谱资源，被视为突破容量瓶颈的关键。

全息通信是驱动带宽与时延需求的核心场景，对通信技术提出“容量”“时延”“可靠性”三重极致挑战。全息通信需实时传输三维场景的光场、深度、纹理及多模态交互数据，单路业务码率高达每秒千兆比特量级，端到端时延需控制在50毫秒以内，交互时延要求低至毫秒级，同时需保障99.999%以上的可靠性。

光子太赫兹技术采用光子拍频与光载无线机制，利用光纤低损耗传输特性与光子学大带宽优势，突破电子器件带宽限制，并具备三大优势：一是超宽带信号生成。通过光学差频技术，生成高载频（0.1～1太赫兹）、大带宽（10~50千兆赫兹）信号，无电子倍频谐波干扰。二是光纤与太赫兹无缝衔接。构建“光纤-太赫兹”一体化高速传输链路，单波长速率可达10～200千兆比特/秒，时延压缩至毫秒级。三是较强的抗干扰性。太赫兹波方向性强、保密性好，光子链路抗电磁干扰能力强，适配全息通信高可靠需求。光子太赫兹通信技术兼具超宽带、调制效率高、谐波干扰小等优势，并能与光纤网络无缝融合，为全息通信的海量数据实时传输提供了理想的物理层解决方案。

关键技术突破：基于光子太赫兹通信技术的大容量低时延全息实时业务演示

2026年4月，紫金山实验室、东南大学与中兴通讯股份有限公司联合发布了业界首个面向6G的光子太赫兹实时全息沉浸式通信系统原型，标志着该技术从实验室研发迈入实景业务验证阶段，为6G沉浸式通信的产业化提供关键验证。

（1）大容量全光融合通信架构

该系统采用全光变频技术实现太赫兹波上/下变频，构建光子太赫兹光纤一体融合的实时传输架构（见图1），不仅可与现有光纤网络完美融合，还通过复用现有10G商用光模块，支持大容量的全息应用。该传输架构突破了高速数模/模数转换器在带宽、采样速率和精度以及高速基带数字信号实时处理等方面的技术瓶颈，显著降低了研发门槛；基于光子太赫兹光纤一体融合的实时传输架构，可实现单波长10～200千兆比特/秒的超高速稳定传输，为全息业务海量数据交互构筑起高性能通信底座。未来可通过升级光模块实现更大容量的实时传输，同时支撑数十个全息终端接入。

（2）低时延高可靠传输性能

该系统采用全光包络检测接收方案替代传统的电子器件混频方案，可有效避免谐波干扰并提高接收机响应带宽和灵敏度，实现长时间无中断通信，提升系统可靠性。同时，该光子太赫兹实时系统的传输容量支持全息业务无压缩传输，包含3D数字人实时渲染时延在内，整个系统端到端上下行双程时延低于50毫秒。

该系统基于中兴通讯股份有限公司自研的沉浸式通信平台，与传统音视频通信相比，具备两大核心优势：一是沉浸式第一视角自由交互。传统视频通信视角固定、维度受限，难以匹配人眼视觉习惯；而沉浸式通信支持参会者以第一视角6DoF（6个自由度）随心切换、自主操控画面，按需聚焦场景细节，突破传统视觉局限，实现千人千面的个性化交互体验。二是全维度多模态智能交互。在兼容语音、视频的基础上，该系统可实时采集面部微表情、肢体手势等多维数据，经边缘算力实时渲染，驱动全息数字人精准复刻动作与神态，实现高逼真、强互动的沉浸式体验。

（3）全息智能体端边算力协同

该全息显示的核心计算任务是多模态信号（声音、姿态等）实时驱动的3D数字人渲染，通过超大带宽、低时延的太赫兹传输技术，将核心计算任务卸载至边缘侧（基站），降低了全息显示终端设备的能耗与成本，赋能轻量化全息终端在各领域的广泛应用。演示现场结合边缘实时云渲染能力（见图2），通过真人实时多模态驱动3D超写实数字人，在全息空间中实现毫秒级同步互动，画面流畅、声画同步、交互无感延迟，沉浸式体验效果突出。

未来展望：6G沉浸式通信技术的多元场景应用

6G通信时代，光子太赫兹全息通信作为支撑沉浸式交互、超高清传输的核心技术方向，对系统小型化、集成化和性能提出了严苛要求，其中光电集成芯片是突破技术瓶颈的关键。当前太赫兹通信系统大多采用分立光电器件搭建，不仅系统体积庞大、成本居高不下、功耗损耗严重，还制约了系统性能的稳定性，难以适配光子太赫兹全息通信的实际应用需求。

深入研究太赫兹通信系统的核心器件及光电集成芯片的设计方法与制备技术，对于破解光子太赫兹全息通信的技术痛点，满足6G太赫兹通信实用化、集成化、低功耗、低成本、高性能的迫切需求具有重要的理论指导意义和工程应用价值。面向超宽带光子太赫兹通信及全息交互场景，光电集成收发芯片的研制成为核心突破口，需重点优化超宽带光电调制器与超宽带单行载流子光电探测器（UTC-PD）的结构设计，实现光电调制器、耦合器等多个核心功能器件的单片集成。该方案不仅能大幅缩减太赫兹通信通感融合系统的体积，降低功耗和硬件成本，还能缩短器件间的光学与电学传输路径，有效提升系统的稳定性和整体性能，为光子太赫兹全息通信的小型化、便携化奠定基础。

未来，研发团队将持续深耕6G沉浸式通信技术的研发与产业落地，依托光子太赫兹、端边云协同渲染等前沿技术能力，不断迭代优化全息业务产品，进一步拓展全息办公、远程医疗、虚拟社交、沉浸式教学等多元应用场景。同时，将积极携手产业链上下游伙伴，共建完善的6G沉浸式通信产业生态，加速推动6G技术从标准化、验证化阶段迈向商用化、规模化应用，赋能千行百业的数字化与智能化升级，助力我国在全球6G竞争及光子太赫兹全息通信领域持续保持领先地位。

致谢：感谢国家重点研发计划项目“Tbps太赫兹光纤一体融合通信系统与关键技术”（2023YFB2905600）、国家自然科学基金重点项目（6504009795）的支持。感谢中兴通讯股份有限公司夏云飞、刘彦宾，东南大学张君浩、闫旖婷等参与业务开发和调试。

本文刊登于IEEE Spectrum中文版《科技纵览》2026年5月刊。