比利时根特大学研究人员演示单芯片光学和微波集成

根特大学的 IMEC 的两个研究小组 Photonics Research Group 和 IDlab 以及 imec 演示了一个完全集成的单芯片微波光子学系统，该系统将光学和微波信号处理结合在单个芯片上。

该芯片集成了高速调制器、滤光片、光电探测器以及转移印刷激光器，使其成为用于高频信号处理的紧凑、独立且可编程的解决方案。

这可以取代笨重且耗电的组件，实现更快的无线网络、低成本微波传感，并在 5G/6G、卫星通信和雷达系统等应用中进行可扩展部署。

现代通信网络依赖于高速光纤链路和无线电频率微波传输，但随着对更高数据速率和更高频率作的需求增长，新系统需要在这两种通信模式之间进行更紧密的集成，以克服信号处理复杂性、高传输损耗和耗电电子设备的困境。

微波光子学通过使用光学技术处理具有更低损耗、更高带宽和更高能效的高频信号，提供了一种很有前途的解决方案。然而，大多数微波光子系统都依赖于笨重的基于光纤的架构，这限制了可扩展性。相比之下，将微波光子学集成到芯片上可以实现更具可扩展性和低功耗的系统，但早期的实验演示要么缺乏关键功能，要么需要外部组件才能实现全部性能。

Imec 和根特大学现在展示了一种硅光子引擎，该引擎可在单个芯片上处理和转换光信号和微波信号。这个新系统的关键创新在于可重构调制器和可编程光滤波器的新颖组合，能够对微波信号进行高效调制和滤波，同时显著降低信号损耗。

这种组合增强了整体性能，使系统能够以更大的灵活性和效率处理复杂的信号处理任务，适用于各种应用。

该芯片建立在 imec 的标准 iSiPP50G 硅光子学平台上，该平台包括低损耗波导和无源元件、高速调制器和检测器，以及用于调谐光学响应的热光移相器。

为了提供集成光源，研究人员使用光子学研究小组（imec/根特大学）开发的微转印技术，在芯片上集成了磷化铟 （InP） 光放大器（由 III-V 实验室开发）。结合片上可调谐滤波器电路，这使得光放大器可以用作宽可调谐激光器，从而进一步增强系统的多功能性。

根特大学光子学研究小组和 imec 教授 Saida 表示：“将所有必要的微波光子学元件集成到单个芯片上的能力标志着朝着可扩展和高能效的高频信号处理迈出了重要一步。“通过消除笨重的外部元件，这项技术为下一代无线网络和高级传感系统中更紧凑、更具成本效益的解决方案铺平了道路。”