הצמיחה המתמשכת של תעבורת נתונים אלחוטית וסלולרית מסתמכת במידה רבה על גלי אור. מיקרוגל פוטוניקה בתחום של טֶכנוֹלוֹגִיָה מוקדש להפצה ועיבוד של אותות מידע חשמליים באמצעות אמצעים אופטיים. בהשוואה לפתרונות מסורתיים המבוססים על אלקטרוניקה בלבד, מערכות מיקרוגל פוטוניות יכולות להתמודד עם כמויות אדירות של נתונים. לכן, פוטוניקת מיקרוגל הפכה חשובה יותר ויותר כחלק מרשתות סלולר 5G ומחוצה לה. המשימה העיקרית של פוטוניקת מיקרוגל היא מימוש מסנני פס צר: בחירת נתונים ספציפיים, בתדרים ספציפיים, מתוך נפחים עצומים הנישאים על פני האור.
מערכות פוטוניות רבות של מיקרוגל בנויות מרכיבים נפרדים, נפרדים ונתיבי סיבים אופטיים ארוכים. עם זאת, העלות, הגודל, צריכת החשמל ודרישות נפח הייצור של רשתות מתקדמות דורשות דור חדש של מערכות פוטוניות של מיקרוגל הממומשות על גבי שבב. פילטרים פוטוניים משולבים במיקרוגל, במיוחד בסיליקון, מבוקשים מאוד. אולם יש אתגר מהותי: פילטרים צרים דורשים עיכובים של אותות למשך זמן ארוך יחסית כחלק מעיבודם.
"מכיוון שמהירות האור כל כך מהירה", אומר פרופ 'אבי צדוק מאוניברסיטת בר-אילן, ישראל, "נגמר לנו שטח השבבים לפני שתתאפשר העיכובים הדרושים. העיכובים הנדרשים עשויים להגיע למעל 100 ננו-שניות. עיכובים כאלה עשויים להיראות קצרים בהתחשב בחוויה היומיומית; עם זאת, השבילים האופטיים התומכים בהם הם באורך של יותר מעשרה מטרים. איננו יכולים להתאים נתיבים כה ארוכים כחלק משבב סיליקון. גם אם היינו יכולים איכשהו לקפל את אותם מטרים רבים בפריסה מסוימת, היקף הפסדי הכוח האופטיים הנלווים אליו יהיה אסור. "
עיכובים ארוכים אלה דורשים סוג אחר של גל, כזה שעובר הרבה יותר לאט. במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת אופטיקהצדוק וצוותו מהפקולטה להנדסה והמכון לננוטכנולוגיה וחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן, ומשתפי פעולה מהאוניברסיטה העברית בירושלים ומגדל סמיקונדקטורס, מציעים פיתרון. הם הפגישו גלים קלים וקוליים כדי לממש פילטרים צרים במיוחד של אותות מיקרוגל, במעגלים משולבים סיליקון. הרעיון מאפשר חופש גדול לעיצוב פילטר.
דוקטורנט אוניברסיטת בר-אילן, משה כצמן, מסביר, "למדנו כיצד להמיר את המידע המעניין מצורת גלי אור לגלים אקוסטיים על פני השטח, ואז לחזור לאופטיקה. הגלים האקוסטיים על פני השטח נעים במהירות איטית יותר ממאה אלף. אנו יכולים להכיל את העיכובים הדרושים לנו כחלק משבב הסיליקון, בפחות ממילימטר, ובהפסדים סבירים מאוד. "
גלים אקוסטיים שימשו לעיבוד מידע במשך שישים שנה; עם זאת, השילוב שלהם ברמת השבב לצד גלי אור הוכיח את עצמו כמסובך. משה כצמן ממשיך, "בעשור האחרון ראינו הדגמות דרך כיצד ניתן לאחד בין גלי אור אולטראסאונד על מכשיר שבב, כדי להרכיב פילטרים פוטוניים מעולים במיקרוגל. עם זאת, הפלטפורמות המשמשות היו מתמחות יותר. חלק מהערעור של הפתרון הוא בפשטותו. ייצור המכשירים מבוסס על פרוטוקולים שגרתיים של מדריכי גל סיליקון. אנחנו לא עושים פה משהו מפואר. " הפילטרים הממומשים הם צרים מאוד: רוחב הספקטרום של פס המסננים הוא 5 מגה-הרץ בלבד.
על מנת לממש פילטרים צרים, הגלים האקוסטיים עם משטח נושא המידע מוטבעים על גל האור המוצא מספר פעמים. הדוקטורנטית מעיין פריאל מפרטת, "האות האקוסטי חוצה את נתיב האור עד פי 12, תלוי בבחירת הפריסה. כל אירוע כזה מטביע העתק של אות העניין שלנו על הגל האופטי. בשל המהירות האקוסטית האטית, אירועים אלה מופרדים על ידי עיכובים ארוכים. הסיכום הכולל שלהם הוא שגורם למסננים לעבוד. " כחלק ממחקריהם, הצוות מדווח על שליטה מלאה בכל העתק, לקראת מימוש תגובות סינון שרירותיות. מעין פריאל מסכמת, "החופש לעצב את תגובת המסננים מפיק את המיטב מהמשולב, מיקרוגל-פלטפורמה פוטונית. ”