Istraživači razvijaju mikrotalasni fotonički čip za ultrabrzu obradu signala

Nedavno je istraživački tim na čelu sa prof. Wang Chengom sa Odsjeka za elektrotehniku ​​na City University of Hong Kong uspješno razvio vodeći svjetski mikrovalni fotonički (MWP) čip. Ovaj čip je u stanju da koristi optički princip za izvođenje ultrabrze analogne elektronske obrade i izračunavanja signala.
Čip nije samo 1000 puta brži od konvencionalnih elektronskih procesora, već i troši manje energije. Njegov širok spektar aplikacija pokriva različite oblasti kao što su 5/6G bežični komunikacioni sistemi, radarski sistemi visoke rezolucije, veštačka inteligencija, kompjuterski vid i obrada slike/video.
Tim je sarađivao sa kineskim univerzitetom u Hong Kongu na istraživanju, koje je objavljeno u časopisu Nature, pod nazivom Integrisani litijum-niobatni mikrotalasni fotonički procesor.
Uz brzu ekspanziju bežičnih mreža, Interneta stvari (IoT) i usluga zasnovanih na oblaku, potražnja za osnovnim RF sistemima je eksponencijalno porasla. Tehnologija mikrotalasne fotonike (MWP) nudi efikasno rešenje za ove izazove sa svojim jedinstvenim prednostima generisanja, prenošenja i obrade mikrotalasnih signala korišćenjem optičkih komponenti. Međutim, integrisani MWP sistemi suočavaju se sa višestrukim izazovima kao što su istovremena realizacija ultra-brze obrade analognog signala, integracija čipova, visoka vernost i niska potrošnja energije.
Da bi se suočio sa ovim izazovima, istraživački tim prof. Wang Chenga razvio je novi MWP sistem. Sistem inovativno integriše ultra-brzu elektro-optičku (EO) konverziju sa multifunkcionalnom obradom signala sa malim gubicima na jednom čipu, što je dostignuće koje nikada nije ostvareno u prethodnim istraživanjima.
Ove izvanredne performanse omogućene su integrisanim MWP procesorom zasnovanim na platformi tankog filma litijum niobata (LN). Ovaj motor je sposoban za obavljanje širokog spektra obrade analognih signala i računskih zadataka. Prema izvještaju, ovaj čip ne samo da ima ultra-široki propusni opseg obrade od 67 GHz, već ima i odličnu računsku tačnost.
Tokom godina, tim je radio na istraživanju integrisanih LN fotonskih platformi. Vrijedi spomenuti da su 2018. godine kolege sa Univerziteta Harvard i Nokia Bell Labs razvile prvi na svijetu CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) kompatibilan integrirani elektro-optički modulator na platformi tankog filma litijum niobata (LN), koja je postavila čvrstu temelj za trenutni istraživački napredak. Tankofilni litijum niobat (LN) nazvan je "silicijum fotonike" zbog svog značaja u oblasti fotonike, koji je uporediv sa silicijumom u mikroelektronici.
Ovaj rad ne samo da otvara potpuno novo polje istraživanja - mikrovalnu fotoniku tankog filma litijum niobata (LN), već također omogućava mikrovalne fotoničke čipove kompaktne veličine, visoke vjernosti signala i niske latencije, između ostalih prednosti. Što je još važnije, ovaj proboj predstavlja novi pravac za analogne elektronske procesne i računske mašine na nivou čipa.