Un gruppo di ricerca guidato dal professor Wang Cheng del Dipartimento di ingegneria elettrica (EE) della City University di Hong Kong (CityUHK) ha sviluppato un chip fotonico a microonde leader a livello mondiale in grado di eseguire elaborazione e calcolo del segnale elettronico analogico ultraveloce utilizzando l'ottica.
Il chip, che è 1.000 volte più veloce e consuma meno energia di un processore elettronico tradizionale, ha una vasta gamma di applicazioni, che coprono sistemi di comunicazione wireless 5/6G, sistemi radar ad alta risoluzione, intelligenza artificiale, visione artificiale ed elaborazione di immagini/video. .
I risultati del team sono stati pubblicati su Nature in un articolo intitolato "Motore integrato di elaborazione fotonica a microonde con niobato di litio". Si tratta di una ricerca collaborativa con l'Università cinese di Hong Kong (CUHK).
La rapida espansione delle reti wireless, dell’Internet delle cose e dei servizi basati su cloud ha posto notevoli richieste ai sistemi di radiofrequenza sottostanti. La tecnologia della fotonica a microonde (MWP), che utilizza componenti ottici per la generazione, trasmissione e manipolazione dei segnali a microonde, offre soluzioni efficaci a queste sfide. Tuttavia, i sistemi MWP integrati hanno faticato a raggiungere contemporaneamente un'elaborazione del segnale analogico ad altissima velocità con integrazione su scala chip, alta fedeltà e basso consumo.
"Per affrontare queste sfide, il nostro team ha sviluppato un sistema MWP che combina la conversione elettro-ottica (EO) ultraveloce con l'elaborazione multifunzionale del segnale a bassa perdita su un singolo chip integrato, cosa mai raggiunta prima", ha spiegato il professor Wang.
Tali prestazioni sono consentite da un motore di elaborazione MWP integrato basato su una piattaforma di niobato di litio (LN) a film sottile in grado di eseguire attività di elaborazione e calcolo multiuso di segnali analogici.
"Il chip può eseguire calcoli analogici ad alta velocità con larghezze di banda di elaborazione ultralarghe di 67 GHz e un'eccellente precisione di calcolo", ha affermato Feng Hanke, Ph.D. studente di EE e primo autore dell'articolo.
Il team si dedica da diversi anni alla ricerca sulla piattaforma fotonica LN integrata. Nel 2018, i colleghi dell'Università di Harvard e i laboratori Nokia Bell hanno sviluppato i primi modulatori elettro-ottici integrati compatibili con CMOS (semiconduttori di ossido di metallo complementare) al mondo sulla piattaforma LN, gettando le basi per l'attuale innovazione della ricerca. LN è definito il "silicio della fotonica" per la sua importanza nel campo della fotonica, paragonabile al silicio nella microelettronica.
Il loro lavoro apre un nuovo campo di ricerca, ovvero la fotonica a microonde LN, consentendo chip fotonici a microonde con dimensioni compatte, elevata fedeltà del segnale e bassa latenza; rappresenta anche un motore di elaborazione e calcolo elettronico analogico su scala di chip.
Ulteriori informazioni: Cheng Wang, Motore integrato di elaborazione fotonica a microonde con niobato di litio, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07078-9. www.nature.com/articles/s41586-024-07078-9.
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dalla City University of Hong Kong
