Istraživači razvijaju mikrovalni fotonički čip za ultrabrzu obradu signala

Nedavno je istraživački tim predvođen prof. Wang Chengom s Odsjeka za elektrotehniku ​​na Gradskom sveučilištu u Hong Kongu uspješno razvio vodeći svjetski mikrovalni fotonički (MWP) čip. Ovaj čip može koristiti optički princip za izvođenje ultra-brze analogne elektronske obrade signala i računanja.
Čip nije samo 1000 puta brži od konvencionalnih elektroničkih procesora, već i troši manje energije. Njegov širok raspon primjena pokriva različita područja kao što su 5/6G bežični komunikacijski sustavi, radarski sustavi visoke rezolucije, umjetna inteligencija, računalni vid i obrada slike/videozapisa.
Tim je surađivao s Kineskim sveučilištem u Hong Kongu na istraživanju, koje je objavljeno u časopisu Nature, pod nazivom Integrated Lithium Niobate Microwave Photonic Processing Engine.
S brzim širenjem bežičnih mreža, Interneta stvari (IoT) i usluga temeljenih na oblaku, potražnja za temeljnim RF sustavima eksponencijalno je porasla. Tehnologija mikrovalne fotonike (MWP) nudi učinkovito rješenje za ove izazove sa svojim jedinstvenim prednostima generiranja, prijenosa i obrade mikrovalnih signala korištenjem optičkih komponenti. Međutim, integrirani MWP sustavi suočavaju se s višestrukim izazovima kao što je istodobna realizacija ultra-brze analogne obrade signala, integracija na razini čipa, visoka vjernost i niska potrošnja energije.
Za rješavanje ovih izazova, istraživački tim prof. Wang Chenga razvio je novi MWP sustav. Sustav inovativno integrira ultrabrzu elektro-optičku (EO) pretvorbu s multifunkcionalnom obradom signala s malim gubicima na jednom čipu, što je postignuće koje nikada nije ostvareno u prethodnim istraživanjima.
Ova izvanredna izvedba omogućena je integriranim MWP procesorom koji se temelji na platformi tankog filma litij niobata (LN). Ovaj stroj može obavljati širok raspon analognih obrada signala i računalnih zadataka. Prema izvješću, ovaj čip ne samo da ima ultra široku propusnost obrade od 67 GHz, već ima i izvrsnu računsku točnost.
Tijekom godina tim je radio na istraživanju integriranih LN fotoničkih platformi. Vrijedno je spomenuti da su 2018. godine kolege sa Sveučilišta Harvard i Nokia Bell Labs razvili prvi na svijetu CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) kompatibilan integrirani elektro-optički modulator na platformi tankog filma litij-niobata (LN), koji je postavio čvrst temelj temelj za trenutni istraživački napredak. Tankoslojni litijev niobat (LN) nazvan je "silicij fotonike" zbog svoje važnosti u polju fotonike, koja je usporediva sa silicijem u mikroelektronici.
Ovaj rad ne samo da otvara potpuno novo polje istraživanja - mikrovalnu fotoniku tankog filma litij-niobata (LN), nego također omogućuje mikrovalne fotoničke čipove kompaktne veličine, visoke vjernosti signala i niske latencije, između ostalih prednosti. Što je još važnije, ovo otkriće predstavlja novi smjer za analognu elektroničku obradu i računalne motore na razini čipa.