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2026 年 4 月 10 日，由香港理工大学晋江技术创新研究院院长、微电子研究所所长、香港理工大学电机及电子工程学系余长源教授领衔完成的研究论文《高速微发光二极管器件及其可见光通信系统的最新进展》，以封面文章形式正式发表于国内光通信领域权威期刊《光通信研究》。团队核心成员包括柳钟旭、谢大炜、戴御荣、李奕镔、魏子贤、罗鸣宇；其中，香港理工大学晋江技术创新研究院微电子研究所副研究员、香港理工大学博士后柳钟旭担任论文第一作者。
作为光通信与光电子领域具有重要影响力的学术期刊，《光通信研究》长期关注光通信系统、光网络、光电子器件及集成技术等前沿方向，其刊载论文主要反映国内外光通信、光电子领域的发展动态、研究成果、应用状况和市场信息等，促进光通信行业发展。
▲论文上线截图
随着人工智能算力基础设施、数据中心网络及沉浸式显示终端的爆发，短距离高速信息传输在带宽密度、能效与可扩展性上面临严峻考验。传统射频（RF）通信受限于频谱资源紧张与同频干扰。在此背景下，可见光通信（VLC）正经历一场深刻的范式转移——由传统的“照明附加通信”全面转向以光源阵列为核心的并行信息承载平台。香港理工大学晋江技术创新研究院院长余长源教授及团队系统性阐述了高速Micro-LED器件突破物理极限（从亚GHz迈入多GHz）的核心路径，并剖析了其在6G异构网络、数据中心高密度光电融合等场景下的系统级工程潜力与产业化挑战。
创新亮点：
突破“带宽与效率”的枷锁
过去，Micro-LED的高速化往往受限于量子限制斯塔克效应（QCSE）及RC寄生延迟。研究团队指出，目前学术界与产业界已形成外延能带工程与器件结构工程的双轮驱动破局方案：
底层晶向与有源区颠覆：摒弃传统的极性面，采用非极性和半极性晶向，从根本上削弱极化电场，实现低电流密度下的高带宽。更激进的路线如引入InGaN量子点（QD）作为有源区，可将蓝光和绿光器件的-3dB带宽分别提升至3.6 GHz 和1.4 GHz。
▲QD Micro-LED的透射电子显微镜图及其外延结构示意图
深刻蚀与阵列拓扑革新：在工艺制造上，通过“深刻蚀”彻底实现像素间的电气隔离，大幅降低了共用电极引发的寄生电容与波导损耗；同时采用“串联阵列”拓扑，在几乎不损失带宽的前提下成倍提升输出光功率，实现链路预算与传输速率的双赢。
▲不同刻蚀方式所制造出的Micro-LED的示意图
核心成果：
GHz带宽与10Gbps级传输验证
单兵作战的器件带宽只是基础，系统级的“排兵布阵”才是转化为最终数据吞吐量的关键。现代高速VLC系统已超越了早期的简单开关调制（OOK），全面拥抱高谱效数字信号处理（DSP）与多维复用技术。依托正交频分复用（OFDM）、自适应比特/功率加载以及深度学习神经网络均衡技术，系统能强效补偿高频损耗与非线性失真；结合多色（RGB等）波分复用（WDM）与空分复用（SDM）大规模阵列，当前基于Micro-LED的VLC系统总聚合速率已突破15 Gbit/s（如多色串联阵列在13米距离下实现15.78 Gbit/s），实验室混合光源系统可达25 Gbit/s量级。
▲基于多色串联微型LED阵列的波分复用VLC系统实验装置图
应用前景：
从数据中心到水下通信的多场景赋能
该成果在多个新兴场景中展现出广阔应用前景：一是面向AI智算中心与数据中心短距互连，基于极低成本LED阵列实现“中低单通道速率+超大规模空间并行”架构，理论数据率密度可达20Tbps/mm，具备显著的低成本、低功耗、高并行优势；二是室内高速光保真（Li-Fi）接入，利用现有照明与显示基础设施，实现免频谱许可、抗电磁干扰的高密度无线覆盖；三是水下无线光通信，依托蓝绿光低损耗窗口，结合Micro-LED阵列高功率与高速调制能力，可实现数十米距离下Gbps级可靠传输；此外，在车载通信、工业物联网及显示与通信一体化终端等领域同样具备显著潜力。
▲Micro-LED VLC系统速率发展图
该研究不仅为后续“器件—电路—封装—DSP”跨层协同设计提供了理论依据与工程参考，更指明了从实验室纪录走向可部署系统的关键瓶颈与突破方向，有力推动了Micro-LED可见光通信从“可行性验证”向“可部署链路与模块”的跨越。此次研究成果被选为《光通信研究》封面文章，充分彰显香港理工大学晋江技术创新研究院微电子所在前沿光电子器件与高速可见光通信领域的科研实力与学术影响力。
文章链接：https://gtxy.publish.founderss.cn/thesisDetails#10.13756/j.gtxyj.2026.260050&lang=zh
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