Los investigadores están desarrollando un chip óptico de microondas líder en el mundo para el procesamiento de señales de alta velocidad

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Wang Zheng del Departamento de Ingeniería Eléctrica (EE) de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityUHK) ha desarrollado un chip fotónico de microondas líder en el mundo capaz de realizar procesamiento y cálculo de señales electrónicas analógicas ultrarrápidos mediante óptica.

El chip, que es 1.000 veces más rápido y consume menos energía que un procesador electrónico tradicional, tiene una amplia gama de aplicaciones, que abarcan sistemas de comunicaciones inalámbricas 5/6G, sistemas de radar de alta precisión, inteligencia artificial, visión por computadora y procesamiento de imágenes/vídeo. . .

Los hallazgos del equipo fueron publicado en naturaleza En un artículo titulado “Motor de procesamiento óptico de microondas de niobato de litio integrado”. Se trata de una investigación colaborativa con la Universidad China de Hong Kong (CUHK).

La rápida expansión de las redes inalámbricas, el Internet de las cosas y los servicios basados ​​en la nube ha impuesto importantes exigencias a los sistemas de RF subyacentes. La fotónica de microondas (MWP), que utiliza componentes ópticos para generar, transmitir y procesar señales de microondas, ofrece soluciones efectivas a estos desafíos. Sin embargo, los sistemas integrados MWP han tenido dificultades para lograr simultáneamente un procesamiento de señales analógicas ultrarrápido con integración a escala de chip, alta resolución y baja potencia.

«Para abordar estos desafíos, nuestro equipo desarrolló un sistema MWP que combina una conversión electroóptica (EO) ultrarrápida con un procesamiento de señales multifuncional de baja pérdida en un único chip integrado, algo que nunca antes se había logrado», explicó el profesor Wang.

Este rendimiento es posible gracias a un motor de procesamiento MWP integrado basado en una plataforma de niobato de litio (LN) de película delgada capaz de realizar tareas de cálculo y procesamiento multipropósito para señales analógicas.

«El chip puede realizar cálculos analógicos de alta velocidad con un ancho de banda de procesamiento de amplio rango de 67 GHz y una excelente precisión aritmética», dijo Feng Hanqi, Ph.D. Estudiante de EE y primer autor de este artículo.

El equipo se ha dedicado a investigar la plataforma óptica integrada LN durante varios años. En 2018, colegas de la Universidad de Harvard y Nokia Bell Laboratories desarrollaron los primeros moduladores fotovoltaicos integrados compatibles con CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario) del mundo en la plataforma LN, sentando las bases para el avance de la investigación actual. El LN se conoce como «silicio de la fotónica» por su importancia en fotónica, en comparación con el silicio en microelectrónica.

Su trabajo abre un nuevo campo de investigación, por ejemplo, la fotónica de microondas LN, que permite chips de fotónica de microondas con tamaños compactos, alta resolución de señal y baja latencia; También es un motor de procesamiento y computación electrónica analógica a escala de chip.