具有破纪录射频动态范围的光子芯片

特温特大学的研究人员开发出一种革命性的可编程集成微波光子滤波器，具有破纪录的动态范围。这代表了射频光子信号处理器在功能和性能集成方面的重大突破。

该论文发表在《自然通讯》杂志上。

该研究的作者之一DavidMarpaung教授说：“我们的工作打破了目前阻碍在实际应用中采用这些光子系统的传统和分散的集成、功能和性能方法。传统的射频滤波器只能在窄频率范围内工作，这意味着您需要几个单独的滤波器来进行宽带操作。我们的设备是集成的、宽带的，并且具有巨大的动态范围，因此可以在各种频率范围内使用单个光子电路。”

许多应用程序

研究表明，该滤波器可以在现代射频和微波应用中发挥关键作用，包括认知无线电、多频段全频谱通信和宽带可编程前端。在这一发现之前，具有如此先进功能的可编程微波光子电路性能很差。Marpaung解释说：“芯片的多功能编程很容易导致信号丢失、噪声和失真等各种干扰。”

为了防止这种情况，研究人员采用可编程谐振器和干涉仪来降低噪声和非线性失真的影响，同时提供大量滤波功能。Marpaung说，“解决噪声系数和动态范围问题是微波光子学中最艰巨的挑战之一。这一突破证明集成微波光子学确实可以实现非常高的性能。这将有助于该技术在下一代通信系统中的采用(6G)和卫星通信，例如。”

创纪录的低噪声系数

研究人员使用一种特殊工具——所谓的调制变压器——来调整光波和射频信号的强度和时间。这可以增强芯片噪声和动态范围性能。

通过将这些元件组合在单个微波光子电路中，该团队能够展示可编程滤波器功能，具有15dB的创纪录低噪声系数和射频陷波滤波器，其超高动态范围超过123dBin1赫兹带宽。这与完全安静和摇滚音乐会之间的噪音水平相似。