Фотонный СВЧ генерации с помощью чип оптической частоты Комбс

В нашем информационном обществе, обобщения, распространения и обработки радио-и СВЧ сигналов широко распространены в беспроводных сетях, телекоммуникаций и радаров. Нынешняя тенденция заключается в использовании носителей в более высоких частотных диапазонах, особенно при приближении узких мест пропускной способности по требованию, например, 5G и «Интернета вещей».»Микроволновая фотоника» сочетание СВЧ-техники и оптоэлектроники, может предложить решение.

Ключевой строительный блок СВЧ-фотоника оптических частотных гребенок, которые предоставляют сотни равноудалены и взаимно когерентных лазерных линий. Они сверхкоротких оптических импульсов, излучаемых со стабильной частотой повторения, что точно соответствует частотный интервал строк гребень. Фотодетектирования импульсов производит микроволновой печью перевозчика.

В последние годы наблюдается значительный прогресс на чип-шкала частоты расчески создается из нелинейных микрорезонаторах, движимая непрерывными лазерами. Этих частотных гребенок полагаться на образование диссипативных солитонов Керр, которые сверхкоротких световых импульсов, циркулирующих внутри оптических микрорезонаторов. Из-за этого, этих частотных гребенок обычно называют «солитон microcombs.»

Генерация солитонных microcombs должен нелинейных микрорезонаторах, и они могут быть непосредственно построены на кристалле с использованием КМОП-технологии нанопроизводства. Сотрудничество-интеграция с электронной схемой и интегрированных лазеров открывает путь к миниатюризации гребень, что позволяет множество применений в метрологии, спектроскопии и коммуникаций.

Издание в природе фотоники, научно-исследовательского команда EPFL, возглавляемая Дж. Тобиас Киппенберг продемонстрировало комплексное солитон microcombs с повторения ставками, как низко как 10 ГГц. Это было достигнуто за счет существенного снижения оптических потерь интегрированных фотонных волноводов на основе нитрида кремния, материал уже используется в КМОП микро-электронных схем, и который также был использован в последнее десятилетие для создания фотонных интегральных схем, которые направляют лазерный луч на кристалле.

Ученым удалось изготовить из нитрида кремния волноводов с наименьшей потерей в любом фотонных интегральных схем. С помощью этой технологии, созданные когерентных импульсов солитон иметь второгодников в СВЧ к- (~20 ГГц, используемый в 5г) и X-диапазона (~10 ГГц, используемый в РЛС).

В результате СВЧ сигналов характеристика фаза уровень шума на уровне или даже ниже, чем коммерческих электронных СВЧ-синтезаторов. Демонстрация интегрированных солитон microcombs на микроволновая печь второгодников мостов области интегрированной фотоники, нелинейной оптики и микроволновой фотоники.

Команда EPFL достигли уровня достаточно низкие оптические потери, чтобы позволить свету распространяться почти на 1 метр в волноводе, что составляет всего 1 микрометр в диаметре -100 раз меньше, чем человеческий волос. Этот уровень потерь еще больше, чем на три порядка превышает значение в оптических волокнах, но представляет наименьшие потери в любой плотно удерживающим волновода для комплексной нелинейной фотоники на сегодняшний день.

Такие низкие потери в результате нового процесса производства, разработанная ЕПФЛ ученых — «процесс нитрида кремния фотонных Дамаскин».»Этот процесс, когда проводится с использованием глубокого ультрафиолетового шагового литографии, дает поистине впечатляющие результаты в плане малопотертый, которая не достижима с помощью обычных методов нанопроизводства», — говорит Junqiu Лю, статьи первым автором, который также ведет изготовление нитрида кремния нанофотонных чипов в ЕПФЛ центр MicroNanoTechnology (ММК). «Эти microcombs, и их СВЧ-сигналов, могут быть важными элементами для построения полностью интегрированных малошумящих генераторов СВЧ для будущих архитектур радаров и информационных сетей.»

Команда EPFL уже работают с коллаборационистами в США для разработки гибридных интегрированных модулей солитон microcomb, которые сочетают чип-шкала полупроводниковых лазеров. Эти чрезвычайно компактные microcombs может повлиять на многие приложения, например, приемопередатчики в центрах обработки данных лидара, компактные оптические атомные часы, оптическая когерентная томография, СВЧ оптоэлектроники и спектроскопии.

сделать разницу: спонсорские возможности