探研光子算力 解码科创转化 —— 清华 - 康奈尔双学位金融 MBA 参访清华光子计算与集成实验室

智能总结清华五道口MBA“走进清华实验室”参访活动聚焦光子计算与集成实验室,围绕光芯片技术、微波波段电磁波调控与智能光子计算三大方向展开。师生实地探访科研平台,深入了解光计算芯片的核心优势,如光速运算、低能耗、高调制速率及多波长大通量能力,并探讨其与CMOS工艺兼容的应用潜力及当前光电转换等挑战。博士生杨松涛展示了微波波段衍射神经网络与可重构超表面的创新成果,通过空间域光速处理电磁波信号,实现低延迟、实时调控,推动无线通信与雷达技术高效落地。副教授林星分享了团队在智能光子计算领域的突破,涵盖全波段光学衍射计算、高
关联问题: 光芯片技术如何降低能耗?光子计算有哪些应用场景?光计算如何推动产业落地?
这次清华五道口MBA“走进清华实验室”系列参访活动来到了清华光子计算与集成实验室,聚焦光芯片技术、微波波段电磁波调控与智能光子计算三大前沿方向。项目师生一行实地探访科研平台,近距离感受光子计算与光电集成领域的核心技术、实验成果与产业应用前景,在一线场景中探索前沿科技从实验室走向市场的创新路径。

图为参访合照
清华五道口MBA学生们在引导下首先走进了实验室,内容围绕光芯片技术及应用展开,介绍光计算芯片能够实现光速、低能耗运算,光电调制速率可达百GHz,支持多波长大通量运算等核心优势;提及实验室相关测试平台及器件研发能力,对比干涉、衍射等主流方案,说明其在光互连、光开关等场景的应用潜力及与电芯片CMOS工艺兼容的特点,也提到当前光电转换、精准度等待突破问题及异质集成等发展方向。
在实验成品展示阶段,清华大学博士生杨松涛系统介绍了光计算在微波领域的实验成果与应用方向,清晰阐述了技术原理、优势与落地场景。
一方面,团队研发了工作在10毫米微波波段的衍射神经网络。区别于传统微波处理方式,该方案直接在空间域以光速处理电磁波信号,摆脱了对数模转换及复杂后端电路的依赖,可广泛应用于无线通信和雷达等领域。通过3D打印介质结构实现电磁场实时调控,配合波导探头完成电磁波角度的光速感知,同时采用超表面技术实现更薄厚度与多维度调控,更好利用电磁波高维属性,并搭建实验系统完成高精度角度控制与实时探测,相关成果已发表于高水平期刊。
另一方面,团队研发可重构超表面结构,区别于无源结构加工后功能固定的局限,其可通过电路实时调控、按需配置,适配更通用场景。在基站与用户通信场景中,可先通过无源超表面实时光速感知距离与角度,再结合可重构超表面调控反射角度建立通信链路,从而显著降低基站与用户的延迟。杨松涛强调,该技术核心价值在于低延迟、高速实时处理,让电磁波调控从专用固定功能走向通用可配置,推动微波技术在无线通信与雷达领域更高效落地。

图为清华大学博士生杨松涛
随后,清华大学副教授林星的分享始于其扎实且国际化的科研履历。他博士就读于清华大学,博士期间赴MIT访学,博士后阶段先后在斯坦福大学、加州大学伯克利分校开展研究,深入了解海外科研创新与产业落地模式。回国后以特别研究员身份组建研究小组,2021年起在电子系专注光计算方向开展独立研究,独立承担科研项目并与校内及国研中心学者深度合作,从助理教授晋升为副教授,持续推动光计算领域发展。
这段跨中西、产学研结合的经历,奠定了其团队智能光子计算的核心研究理念。团队现有工程师、博士后、研究生共10人,聚焦智能光子学方向,致力于推动计算范式从电子主导,转向光子与电子协同主导,以光计算技术支撑智能时代的技术革新,研究覆盖空间光计算与集成光计算两大核心方向。
分享者对团队的技术路径与核心成果讲解详尽,让与会者清晰感知到光计算的颠覆性潜力。团队基于波动系统的衍射物理效应,在微波、红外、可见光、太赫兹全波段驾驭光学衍射,实现波域直接计算,相较传统电子计算机效率大幅提升,还能完成电子计算无法实现的任务;研发的光学计算板子可实现信息复用,单块板子兼容角度估计、位置探测、目标重建等多种功能,兼具紧凑、便携、集成化的特点。
在技术性能与应用落地层面,团队成果亮点突出:通信感知场景中,将目标角度估计延迟从毫秒级降至微秒级,角度分辨率突破瑞利衍射极限,可应用于毫米波雷达、无人机、扫地机器人、卫星通信等场景,器件具备低成本、低功耗、高分辨率的优势;全光学超分辨技术无需采集海量数据,在亚波长尺度调控下,算力潜在提升千倍、成本降低百万倍,支持高维信息并行计算。
团队在芯片研发与算法优化上同样取得突破:全光计算算力达275TOPS,计算密度4.3TOPS/mm²,远超传统电子计算;通过双向反向传播算法,对光学计算过程与系统误差数字化建模,保障复杂场景下的精准识别。
面向未来,团队采用空间光计算与集成光计算双线推进的发展策略:空间计算侧重高带宽、高分辨率感知,芯片计算负责后端特征提取与语义识别,构建光电混合计算架构;技术可覆盖无人系统、数据中心、脑电信号分析、光刻机性能提升等场景,目前已有预研产品,团队正规划产业化落地,探索成立固化公司,依托现有光刻、PCB制备技术实现规模化生产,推动光计算在跨域融合领域实现应用突破。


图为清华大学副教授林星分享现场
活动尾声,清华五道口金融 MBA 教育中心教学管理高级总监刁晓琼代表项目,向清华光子计算与集成实验室致以诚挚谢意。感谢林星教授在百忙之中精心安排、热情接待,为参访师生带来一场干货满满、极具启发的前沿科技分享。
本次走进清华光子计算与集成实验室不仅是一场前沿光电科研的沉浸式探访,更是一次打通光子技术、产业应用与资本运作的深度交流。从光芯片、微波调控到智能光子计算,师生们近距离感受核心成果与研发实力,清晰把握光电技术从实验室走向产业化的关键路径,深刻理解光子计算对未来信息产业的变革价值。未来,项目将持续搭建科研与产业的对接平台,助力前沿技术转化落地。期待同学们以金融视角赋能科技创新,成为推动光电领域高质量发展的中坚力量。

学生感想金融MBA2024级 殷一珂
走进清华光子计算与集成实验室,最直观的感受是前沿探索与工程落地之间的紧密耦合。林星副教授的分享并不止于概念层面,而是从超表面、光计算到通信感知一体化,展示了一条从物理机制到系统实现的清晰路径。实验室整体氛围专注而克制,既强调理论深度,也高度重视可实现性与性能边界的反复验证。这次参访让我重新思考“算力”的定义:未来的计算形态,或许不再局限于传统电子芯片,而是走向多物理载体融合与异构协同。在这样的演进中,真正稀缺的,不只是技术本身,更是把不同范式连接起来的能力。
金融MBA2025级 宋明芮
这次有幸走进清华大学电子系林星老师的光芯片实验室参观,全程都觉得特别踏实,也收获满满。
没有想象中遥不可及的科研氛围,整个实验室干净又规整,大家都在专注做着自己的实验,看着那些和光芯片相关的实验设备、器件,虽然很多专业细节不太懂,但能直观感受到前沿科研的真实模样,每一处都透着严谨和细致。
之后听林星老师分享,更是觉得受益匪浅。老师用很平实的语言,讲了光芯片相关的研究内容、团队的研究方向,还有做科研过程里的思考与积累,没有晦涩难懂的套话,把前沿的技术讲得很透彻。
短短一次参观,让我对光芯片这个领域有了全新的认识,也真切感受到高校科研的务实与专注。不管是实验室里大家踏实钻研的状态,还是林星老师耐心的分享,都让人印象深刻,也让我对光电子相关研究有了更多兴趣,算是一次很有意义的学习体验。
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