Fotonikomponentteja RF-signaalin käsittelyyn

Sydneyn yliopiston nanoinstituutin tutkijat ovat kehitelleet kompaktin piipuolijohdesirun, jolla integroidaan elektroniikka fotoneihin- eli valokomponentteihin.

Mikroaaltofotoniikka (MWP) on avannut uuden paradigman radiotaajuisten (RF) signaalien käsittelyyn hyödyntämällä fotonikomponenttien luontaista laajakaistaisuutta ja viritettävää luonnetta. Näin tämä uusi teknologia laajentaa merkittävästi radiotaajuista kaistanleveyttä ja kykyä ohjata tarkasti laitteen läpi kulkevaa informaatiota.

Laajempi kaistanleveys tarkoittaa laajempaa informaation välitystä ja erityisesti fotoniikan sisällyttäminen tähän mahdollistaa edistyneet suodattimien ohjaukset, mikä luo monipuolisen uuden puolijohdelaitteen.

Tutkijat odottavat, että sirua voidaan käyttää kehittyneissä tutka-, satelliittijärjestelmissä, langattomissa verkoissa sekä 6G- ja 7G-tietoliikenteen käyttöönotossa.

Siru on rakennettu piifotoniikan kehittyvällä teknologialla, joka mahdollistaa erilaisten järjestelmien integroinnin alle 5 millimetriä levyisiin puolijohteisiin.

Tutkimusryhmää ohjaava Ben Eggleton vertasi sitä Lego-palikoiden yhteensovittamiseen, jossa uusia materiaaleja integroidaan edistyneen komponenttipakkauksen avulla elektronisiin piirirakenteisiin.

Tällöin piirialustalla olevalla fotonipiirillä saavutetaan vaikuttava viritettävien taajuuksien 15 gigahertsinen kaistanleveys ja sen spektriresoluutio on vain 37 megahertsiä, mikä on alle neljännes prosentin kokonaiskaistanleveydestä.

"Mikroaaltofotonisuodattimilla on ratkaiseva rooli nykyaikaisissa viestintä- ja tutkasovelluksissa ja ne tarjoavat joustavuutta eri taajuuksien tarkkaan suodattamiseen, mikä vähentää sähkömagneettisia häiriöitä ja parantaa signaalin laatua toteaa professori Eggleton.

Kehitetty innovatiivinen lähestymistapa, jossa integroidaan edistyneitä toimintoja puolijohdesiruihin, erityisesti kalkogenidilasin heterogeeniseen integrointiin piin kanssa, tarjoaa mahdollisuuden muokata Australian puolijohdeteollisuutta toivovat tutkijat.

Toinen kirjoittaja ja vanhempi tutkija tohtori Moritz Merklein sanoi: "Tämä työ tasoittaa tietä uudelle sukupolvelle kompakteille, korkearesoluutioisille RF-fotonisuodattimille, joilla on laajakaistainen taajuusviritettävyys, mikä on erityisen hyödyllistä ilmassa ja avaruudessa tapahtuvassa RF-viestinnän hyötykuormissa, mikä avaa mahdollisuuksia parannetuille viestintä- ja tunnistusominaisuuksille."

Aiheesta aiemmin:

MEMS, piifotoniikka ja nestekidepisarat

Piifotoninen MEMS add-drop -suodatin

Synteettisiä ulottuvuuksia hyödyntämään