Исследовательская группа из Гонконга представила микроволновый фотонный процессор
Исследовательская группа под руководством профессора Ван Ченга с кафедры электротехники (EE) Городского университета Гонконга (CityUHK) разработала ведущий в мире микроволновый фотонный чип, который способен 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, охватывающий системы беспроводной связи 5/6g, радарные системы высокого разрешения, искусственный интеллект, компьютерное зрение и обработку изображений / видео.
Результаты исследования команды были опубликованы в престижном научном журнале Nature под названием “Интегрированный механизм микроволновой фотонной обработки на основе ниобата лития”. Это совместное исследование с Китайским университетом Гонконга (CUHK).
👨💻Решение современных коммуникационных задач
Быстрое развитие беспроводных сетей, Интернета вещей и облачных сервисов предъявляет значительные требования к базовым радиочастотным системам. Технология микроволновой фотоники (MWP), в которой используются оптические компоненты для генерации, передачи и манипулирования микроволновыми сигналами, предлагает эффективные решения этих проблем. Однако интегрированным системам MWP было сложно одновременно добиться сверхскоростной обработки аналогового сигнала с интеграцией в масштабе микросхемы, высокой точностью воспроизведения и низким энергопотреблением.
“Для решения этих задач наша команда разработала систему MWP, которая сочетает сверхбыстрое электрооптическое преобразование (EO) с многофункциональной обработкой сигналов с малыми потерями на одном интегрированном чипе, чего раньше не удавалось достичь”, — пояснил профессор Ван.
Такая производительность обеспечивается интегрированным процессором обработки MWP, основанным на платформе из тонкопленочного ниобата лития (LN), способной выполнять многоцелевые задачи обработки и вычисления аналоговых сигналов.
“Чип может выполнять высокоскоростные аналоговые вычисления со сверхширокой полосой пропускания 67 ГГц и превосходной точностью вычислений”, — сказал Фенг Ханке, аспирант (EE).
🔎Новаторская фотоника на основе ниобата лития
Команда уже несколько лет занимается исследованиями интегрированной платформы LN photonic. В 2018 году коллеги из Гарвардского университета и Nokia Bell labs разработали первые в мире CMOS-совместимые интегрированные электрооптические модуляторы, совместимые с комплементарными металл-оксидными полупроводниками, на платформе LN, заложив основу для текущего исследовательского прорыва. LN называют “кремнием фотоники” за его важность для фотоники, сравнимую с кремнием в микроэлектронике.
Их работа открывает новую область исследований, а именно LN microwave photonics, позволяющую создавать микросхемы микроволновой фотоники компактных размеров, с высокой точностью передачи сигнала и низкой задержкой; она также представляет собой аналоговую электронную обработку и вычислительный механизм в масштабах микросхемы.
Первыми авторами статьи являются Фенг Ханке и Гэ Тонг (студенты EE). Профессор Ван является автором-корреспондентом.