Imec en de Universiteit Gent hebben samen een innovatie gepresenteerd die microwave photonics naar een nieuw niveau tilt. Hun volledig geïntegreerde chip combineert optische en microwave signaalverwerking op één siliciumchip, wat moet leiden tot snellere draadloze netwerken en goedkopere sensing-toepassingen.
De chip integreert high-speed modulatoren, optische filters, fotodetectoren en transfer-printed lasers in één compact systeem. Deze doorbraak kan hoge efficiëntie signalen verwerken tegen hogere bandbreedte en verbeterde energie efficiëntie, wat de weg opent naar efficiëntere 5G/6G-netwerken, satellietcommunicatie en radarsystemen.
Uitdaging in huidige communicatienetwerken
Moderne communicatienetwerken zijn afhankelijk van zowel high-speed glasvezelverbindingen als draadloze radio-frequency transmissie. Naarmate de vraag naar hogere datasnelheden en werking op hogere frequenties groeit, worden systemen geconfronteerd met toenemende complexiteit van signaalverwerking.
De meeste microwave photonics-systemen vertrouwen momenteel op grote, glasvezel-gebaseerde architecturen. Dit beperkt de schaalbaarheid aanzienlijk. Eerdere pogingen om microwave photonics op een chip te integreren hadden vaak een gebrek aan essentiële functionaliteiten of vereisten externe componenten om volledig te presteren.
Silicon photonics als oplossing
Het hart van de innovatie ligt in de combinatie van een herconfigureerbare modulator en een programmeerbare optische filter. Deze unieke combinatie maakt efficiënte modulatie en filtering van microwave signalen mogelijk. “Door alle essentiële microwave photonics-componenten op één chip te integreren, zetten we een grote stap richting schaalbare en energieefficiënte high-frequency signaalverwerking”, zegt professor Wim Bogaerts van de Photonics Research Group bij Universiteit Gent.
De chip is gebouwd op imec’s standaard iSiPP50G silicon photonics platform. Dit bevat low-loss waveguides, passieve componenten, high-speed modulatoren en detectors, plus thermo-optische phase shifters voor het afstemmen van de optische respons. Met behulp van microtransfer-printing technologie hebben de onderzoekers een indium fosfide optische versterker op de chip geplaatst.
Tip: Vlaams onderzoeksinstituut Imec test nieuwste chipmachines ASML