Исследователи разрабатывают лучший в мире микроволновый оптический чип для высокоскоростной обработки сигналов

Исследовательская группа под руководством профессора Ван Чжэна с факультета электротехники (EE) Городского университета Гонконга (CityUHK) разработала ведущий в мире микроволновый фотонный чип, способный выполнять сверхбыструю аналоговую электронную обработку сигналов и вычисления с использованием оптики.

Чип, который в 1000 раз быстрее и потребляет меньше энергии, чем традиционный электронный процессор, имеет широкий спектр применений, включая системы беспроводной связи 5/6G, высокоточные радиолокационные системы, искусственный интеллект, компьютерное зрение и обработку изображений/видео. . .

Выводы команды были опубликовано в природа В статье под названием «Интегрированный двигатель микроволновой оптической обработки ниобата лития». Это совместное исследование с Китайским университетом Гонконга (CUHK).

Быстрое распространение беспроводных сетей, Интернета вещей и облачных сервисов предъявляет значительные требования к базовым радиочастотным системам. Микроволновая фотоника (MWP), в которой для генерации, передачи и обработки микроволновых сигналов используются оптические компоненты, предлагает эффективные решения этих проблем. Однако интегрированные системы MWP изо всех сил пытались одновременно достичь сверхбыстрой обработки аналогового сигнала с интеграцией в масштабе чипа, высоким разрешением и низким энергопотреблением.

«Чтобы решить эти проблемы, наша команда разработала систему MWP, которая сочетает в себе сверхбыстрое электрооптическое (ЭО) преобразование с многофункциональной обработкой сигналов с низкими потерями на одном интегрированном чипе, чего раньше никогда не было», — объяснил профессор Ван.

Такая производительность обеспечивается встроенным процессором MWP на базе тонкопленочной платформы из ниобата лития (LN), способным выполнять многоцелевые задачи обработки и расчета аналоговых сигналов.

«Чип может выполнять высокоскоростные аналоговые вычисления с широкой полосой пропускания обработки 67 ГГц и превосходной арифметической точностью», — сказал Фэн Ханци, доктор философии. Студент ЭЭ и первый автор этой статьи.

Команда уже несколько лет занимается исследованием интегрированной оптической платформы LN. В 2018 году коллеги из Гарвардского университета и Nokia Bell Laboratories разработали первые в мире интегрированные фотоэлектрические модуляторы, совместимые с КМОП (комплементарный металлооксид полупроводник), на платформе LN, заложив основу для нынешнего научного прорыва. LN называют «кремнием фотоники» из-за его важности в фотонике по сравнению с кремнием в микроэлектронике.

Их работа открывает новую область исследований, например, микроволновую фотонику LN, позволяющую создавать микросхемы микроволновой фотоники с компактными размерами, высоким разрешением сигнала и низкой задержкой; Это также аналоговый электронный вычислительный и обрабатывающий механизм размером с микросхему.