Радиочастота (RF) — это особый диапазон частот электромагнитных волн, широко используемый для связи и радиолокационных сигналов. Работа должна повлиять на текущую беспроводную революцию.О прорыве подробно рассказывалось в журнале Optica.
Кандидат CUDOS и школы физики в Сиднейском университете, ведущий автор Ян Лю, сказал, что новое исследование, которое может разблокировать узкое место полосы пропускания, с которым сталкиваются беспроводные сети во всем мире, было проведено в штаб-квартире Австралийского института наноразмерной науки и технологий (AINST). , Сиднейский центр нанонаук стоимостью 150 млн долларов.«В настоящее время к беспроводной сети подключено 10 миллиардов мобильных устройств (по данным Cisco в прошлом году), и все они требуют пропускной способности и емкости», — сказал г-н Лю.«Создавая на кристалле очень быстро настраиваемые линии задержки, можно в конечном итоге мгновенно предоставить более широкую полосу пропускания большему количеству пользователей.
«Возможность быстрого управления радиочастотным сигналом является критически важной характеристикой для приложений как в нашей повседневной жизни, так и в сфере обороны.«Например, чтобы снизить энергопотребление и увеличить дальность приема мобильной связи в будущем, РЧ-сигналы должны обеспечивать направленное и быстрое распространение из информационных центров среди различных сотовых пользователей, вместо того, чтобы распространять энергию сигнала во всех направлениях».Отсутствие высокой скорости настройки в современной радиочастотной технике в современных средствах связи и обороны стимулировало разработку решений на компактной оптической платформе.Эти оптические аналоги обычно были ограничены в производительности из-за низкой скорости настройки порядка миллисекунд (1/1000 секунды), предлагаемой встроенными нагревателями, с побочными эффектами сложности изготовления и потребляемой мощности.
«Чтобы обойти эти проблемы, мы разработали простой метод, основанный на оптическом управлении, время отклика которого меньше одной наносекунды: миллиардная доля секунды — это в миллион раз быстрее, чем тепловой нагрев», — сказал г-н Лю.Директор CUDOS и соавтор профессор Бенджамин Эгглтон, который также возглавляет флагманский продукт Nanoscale Photonics Circuits AINST, сказал, что эта технология будет не только важна для создания более эффективных радаров для обнаружения атак противника, но также внесет значительные улучшения для всех.«Такая система будет иметь решающее значение не только для защиты наших оборонных возможностей, она также будет способствовать так называемой беспроводной революции, когда все больше и больше устройств подключаются к беспроводной сети», — сказал профессор Эгглтон.
«Это включает в себя Интернет вещей, связь пятого поколения (5G), а также умный дом и умные города.«Силиконовая фотоника, технология, лежащая в основе этого прогресса, развивается очень быстро и прямо сейчас находит применение в центрах обработки данных.
«Мы ожидаем, что приложения этой работы появятся в течение десяти лет, чтобы обеспечить решение проблемы беспроводной пропускной способности.«В настоящее время мы работаем над более совершенными кремниевыми устройствами, которые обладают высокой степенью интеграции и могут использоваться в небольших мобильных устройствах», — сказал профессор Эгглтон.
Путем оптического изменения управляющего сигнала на гигагерцовых скоростях временная задержка радиочастотного сигнала может быть усилена и переключена с той же скоростью.Г-н Лю и его коллеги-исследователи д-р Амол Чоудхари, д-р Дэвид Марпаунг и профессор Эгглтон достигли этого с помощью интегрированного фотонного чипа, проложив путь к сверхбыстрым и реконфигурируемым встроенным радиочастотным системам с непревзойденными преимуществами в компактности, низком энергопотреблении, низкой сложности изготовления и гибкости. и совместимость с существующими функциями RF.