Un'illustrazione schematica del controllo rapido dei segnali RF. Credito:Università di Sydney
I ricercatori dell'ARC Center for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems (CUDOS) dell'Australian Institute for Nanoscale Science and Technology dell'Università di Sydney hanno compiuto un passo avanti ottenendo il controllo del segnale a radiofrequenza su scale temporali inferiori al nanosecondo su un dispositivo ottico su scala di chip.
La radiofrequenza (RF) è una particolare gamma di frequenze delle onde elettromagnetiche, ampiamente utilizzato per comunicazioni e segnali radar. Il lavoro dovrebbe avere un impatto sull'attuale rivoluzione wireless.
La svolta è stata dettagliata oggi nel giornale ad alto impatto ottica .
Dottorando CUDOS e School of Physics presso l'Università di Sydney, l'autore principale Yang Liu, ha affermato che la nuova ricerca che potrebbe sbloccare il collo di bottiglia della larghezza di banda affrontato dalle reti wireless in tutto il mondo è stata intrapresa presso la sede dell'Australian Institute for Nanoscale Science and Technology (AINST), il Sydney Nanoscience Hub da 150 milioni di dollari.
"Oggi, ci sono 10 miliardi di dispositivi mobili connessi alla rete wireless (segnalati da Cisco lo scorso anno) e tutti richiedono larghezza di banda e capacità, " ha detto il signor Liu.
"Creando linee di ritardo sintonizzabili molto veloci sul chip, uno alla fine può fornire una larghezza di banda più ampia istantaneamente a più utenti.
"La capacità di controllare rapidamente il segnale RF è una prestazione cruciale per le applicazioni sia nella nostra vita quotidiana che nella difesa.
"Per esempio, ridurre il consumo energetico e massimizzare il raggio di ricezione per le future comunicazioni mobili, I segnali RF devono ottenere distribuzioni direzionali e veloci a diversi utenti cellulari dai centri di informazione, invece di diffondere l'energia del segnale in tutte le direzioni."
La mancanza dell'elevata velocità di sintonizzazione nell'attuale tecnica RF nelle comunicazioni e nella difesa moderne, ha motivato lo sviluppo di soluzioni su una piattaforma ottica compatta.
I ricercatori David Marpaung, Benjamin Eggleton, Yang Liu e Amol Choudhary che indicano un chip delle dimensioni di una miniatura in fase di valutazione nel banco di prova a microonde a banda larga, all'interno del Sydney Nanoscience Hub. Credito:Università di Sydney
Queste controparti ottiche erano state tipicamente limitate nelle prestazioni da una bassa velocità di sintonizzazione dell'ordine dei millisecondi (1/1000 di secondo) offerta dai riscaldatori on-chip, con effetti collaterali di complessità di fabbricazione e consumo di energia.
"Per aggirare questi problemi, abbiamo sviluppato una tecnica semplice basata sul controllo ottico con un tempo di risposta più veloce di un nanosecondo:un miliardesimo di secondo:è un milione di volte più veloce del riscaldamento termico, ", ha detto il signor Liu.
Direttore e co-autore di CUDOS, il professor Benjamin Eggleton, che è anche a capo dell'ammiraglia AINST dei circuiti fotonici su nanoscala, ha affermato che la tecnologia non solo sarebbe importante per costruire radar più efficienti per rilevare gli attacchi nemici, ma apporterebbe anche miglioramenti significativi per tutti.
"Un tale sistema sarà fondamentale non solo per salvaguardare le nostre capacità di difesa, contribuirà anche a promuovere la cosiddetta rivoluzione wireless, in cui sempre più dispositivi sono collegati alla rete wireless, "Ha detto il professor Eggleton.
"Questo include l'Internet delle cose, comunicazioni di quinta generazione (5G), e smart home e smart city.
"Fotonica del silicio, la tecnologia alla base di questo progresso, sta procedendo molto rapidamente, trovare applicazioni nei datacenter in questo momento.
"Ci aspettiamo che le applicazioni di questo lavoro avvengano entro un decennio per fornire una soluzione al problema della larghezza di banda wireless.
"Attualmente stiamo lavorando su dispositivi al silicio più avanzati che sono altamente integrati e possono essere utilizzati in piccoli dispositivi mobili, "Ha detto il professor Eggleton.
Variando otticamente il segnale di controllo a velocità di gigahertz, il ritardo del segnale RF può essere amplificato e commutato alla stessa velocità.
Il signor Liu e i colleghi ricercatori, il dott. Amol Choudhary, Il dottor David Marpaung e il professor Eggleton hanno raggiunto questo obiettivo su un chip fotonico integrato, aprendo la strada a sistemi RF on-chip ultraveloci e riconfigurabili con vantaggi ineguagliabili in termini di compattezza, basso consumo energetico, bassa complessità di fabbricazione, flessibilità e compatibilità con le funzionalità RF esistenti.
