根特大學(xué)的 IMEC 的兩個(gè)研究小組 Photonics Research Group 和 IDlab 以及 imec 演示了一個(gè)完全集成的單芯片微波光子學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將光學(xué)和微波信號處理結(jié)合在單個(gè)芯片上。

該芯片集成了高速調(diào)制器、濾光片、光電探測器以及轉(zhuǎn)移印刷激光器，使其成為用于高頻信號處理的緊湊、獨(dú)立且可編程的解決方案。

這可以取代笨重且耗電的組件，實(shí)現(xiàn)更快的無線網(wǎng)絡(luò)、低成本微波傳感，并在 5G/6G、衛(wèi)星通信和雷達(dá)系統(tǒng)等應(yīng)用中進(jìn)行可擴(kuò)展部署。

現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)依賴于高速光纖鏈路和無線電頻率微波傳輸，但隨著對更高數(shù)據(jù)速率和更高頻率作的需求增長，新系統(tǒng)需要在這兩種通信模式之間進(jìn)行更緊密的集成，以克服信號處理復(fù)雜性、高傳輸損耗和耗電電子設(shè)備的困境。

微波光子學(xué)通過使用光學(xué)技術(shù)處理具有更低損耗、更高帶寬和更高能效的高頻信號，提供了一種很有前途的解決方案。然而，大多數(shù)微波光子系統(tǒng)都依賴于笨重的基于光纖的架構(gòu)，這限制了可擴(kuò)展性。相比之下，將微波光子學(xué)集成到芯片上可以實(shí)現(xiàn)更具可擴(kuò)展性和低功耗的系統(tǒng)，但早期的實(shí)驗(yàn)演示要么缺乏關(guān)鍵功能，要么需要外部組件才能實(shí)現(xiàn)全部性能。

Imec 和根特大學(xué)現(xiàn)在展示了一種硅光子引擎，該引擎可在單個(gè)芯片上處理和轉(zhuǎn)換光信號和微波信號。這個(gè)新系統(tǒng)的關(guān)鍵創(chuàng)新在于可重構(gòu)調(diào)制器和可編程光濾波器的新穎組合，能夠?qū)ξ⒉ㄐ盘栠M(jìn)行高效調(diào)制和濾波，同時(shí)顯著降低信號損耗。

這種組合增強(qiáng)了整體性能，使系統(tǒng)能夠以更大的靈活性和效率處理復(fù)雜的信號處理任務(wù)，適用于各種應(yīng)用。

該芯片建立在 imec 的標(biāo)準(zhǔn) iSiPP50G 硅光子學(xué)平臺上，該平臺包括低損耗波導(dǎo)和無源元件、高速調(diào)制器和檢測器，以及用于調(diào)諧光學(xué)響應(yīng)的熱光移相器。

為了提供集成光源，研究人員使用光子學(xué)研究小組（imec/根特大學(xué)）開發(fā)的微轉(zhuǎn)印技術(shù)，在芯片上集成了磷化銦 （InP） 光放大器（由 III-V 實(shí)驗(yàn)室開發(fā)）。結(jié)合片上可調(diào)諧濾波器電路，這使得光放大器可以用作寬可調(diào)諧激光器，從而進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的多功能性。

根特大學(xué)光子學(xué)研究小組和 imec 教授 Saida 表示：“將所有必要的微波光子學(xué)元件集成到單個(gè)芯片上的能力標(biāo)志著朝著可擴(kuò)展和高能效的高頻信號處理邁出了重要一步。“通過消除笨重的外部元件，這項(xiàng)技術(shù)為下一代無線網(wǎng)絡(luò)和高級傳感系統(tǒng)中更緊湊、更具成本效益的解決方案鋪平了道路。”