記録付きフォトニックチップ

2022年12月22日

トゥエンテ大学著

トゥエンテ大学の研究者は、記録破りのダイナミック レンジを備えた革新的なプログラム可能な統合型マイクロ波フォトニック フィルターを開発しました。 これは、無線周波数フォトニック信号プロセッサの機能と性能の統合における大きな進歩を表します。

この論文はNature Communications誌に掲載される。

この研究の著者の一人であるデビッド・マルパウン教授教授は、「私たちの研究は、現在これらのフォトニックシステムを実際のアプリケーションに採用することを妨げている、統合、機能性、およびパフォーマンスに関する従来の断片的なアプローチを打ち破るものです。従来の高周波フィルタは、 「これは狭い周波数範囲で動作するため、広帯域で動作するには複数の個別のフィルタが必要であることを意味します。私たちのデバイスは統合されており、広帯域であり、膨大なダイナミックレンジを備えているため、さまざまな周波数範囲に対して単一のフォトニック回路だけを使用することが可能です。」

この研究では、このフィルタが、コグニティブ無線、マルチバンド全スペクトル通信、ブロードバンド プログラマブル フロントエンドなどの最新の無線周波数およびマイクロ波アプリケーションで重要な役割を果たす可能性があることが示されています。 この発見がなされるまで、このような高度な機能を備えたプログラマブルマイクロ波フォトニック回路の性能は貧弱でした。 「チップの多彩なプログラミングは、信号の損失、ノイズ、歪みなどのさまざまな外乱に簡単に負けてしまう可能性があります」と Marpaung 氏は説明します。

これを防ぐために、研究者らはプログラム可能な共振器と干渉計を採用して、ノイズと非線形歪みの影響を同時に軽減し、同時に多数のフィルタリング機能を提供しています。 Marpaung 氏は、「雑音指数とダイナミック レンジの問題を解決することは、マイクロ波フォトニクスにおける最も困難な課題の 1 つです。この画期的な進歩は、統合されたマイクロ波フォトニクスが実際に非常に高いパフォーマンスを達成できることを証明しています。これは、次世代通信システムでのこの技術の採用に役立つでしょう」と述べています。 (6G) や衛星通信などです。」

研究者らは、光波と無線周波数信号の強度とタイミングを調整するために、いわゆる変調変圧器という特殊なツールを使用しました。 これにより、チップノイズとダイナミックレンジ性能の向上が可能になります。

これらの要素を単一のマイクロ波フォトニクス回路に組み合わせることで、研究チームは、15 dB という記録的な低雑音指数を備えたプログラマブル フィルター機能と、123 dB を超える超高ダイナミック レンジを備えた無線周波数ノッチ フィルターを 1 つの回路で実証することができました。 Hz 帯域幅。 これは、完全な静寂とロックコンサートの間の騒音レベルと同様の範囲です。

詳しくは： Okky Daulay 他、超高ダイナミック レンジおよび低雑音指数プログラマブル統合マイクロ波フォトニック フィルター、Nature Communications (2022)。 DOI: 10.1038/s41467-022-35485-x

雑誌情報:ネイチャーコミュニケーションズ

トゥエンテ大学提供