ワイヤレスおよびセルラーデータトラフィックの継続的な成長は、光波に大きく依存しています。 の分野におけるマイクロ波フォトニクス テクノロジー 光学的手段を使用した電気情報信号の配信と処理に特化しています。エレクトロニクスのみに基づく従来のソリューションと比較して、マイクロ波フォトニック システムは大量のデータを処理できます。したがって、マイクロ波フォトニクスは、5G セルラー ネットワーク以降の一部としてますます重要になっています。マイクロ波フォトニクスの主なタスクは、狭帯域フィルターの実現です。つまり、光を介して運ばれる膨大な量から、特定の周波数で特定のデータを選択することです。
多くのマイクロ波フォトニックシステムは、個別の個別のコンポーネントと長い光ファイバーパスで構成されています。 ただし、高度なネットワークのコスト、サイズ、消費電力、および生産量の要件には、チップ上で実現される新世代のマイクロ波フォトニックシステムが必要です。 特にシリコンに組み込まれたマイクロ波フォトニックフィルターは、非常に求められています。 ただし、基本的な課題があります。狭帯域フィルターでは、処理の一環として信号を比較的長い時間遅延させる必要があります。
「光の速度が非常に速いため、必要な遅延に対応する前にチップスペースが不足しています。」とイスラエルのバーイラン大学のAviZadok教授は言います。 必要な遅延は100ナノ秒を超える場合があります。 このような遅延は、日常の経験を考慮すると短いように見える場合があります。 ただし、それらをサポートする光路の長さはXNUMXメートルを超えています。 シリコンチップの一部としてこのような長いパスを適合させることはおそらく不可能です。 特定のレイアウトでその数メートルを何とか折りたたむことができたとしても、それに伴う光パワー損失の程度は法外なものになります。」
これらの長い遅延には、はるかにゆっくりと進行する別のタイプの波が必要です。 最近ジャーナルに掲載された研究で オプティカ、ザドクとバルイラン大学の工学部とナノテクノロジーおよび先端材料研究所の彼のチーム、およびエルサレムのヘブライ大学とタワーセミコンダクターズの協力者が解決策を提案します。 彼らは光と超音波を組み合わせて、シリコン集積回路でマイクロ波信号の超狭フィルターを実現しました。 このコンセプトにより、フィルター設計に大きな自由度がもたらされます。
Bar-Ilan大学の博士課程の学生であるMosheKatzmanは、次のように説明しています。 弾性表面波は、100,000遅い速度で伝わります。 シリコンチップの一部として必要な遅延に、XNUMXミリメートル未満で、非常に合理的な損失で対応できます。」
音波は5年間情報処理に役立ってきました。 ただし、光波と一緒にチップレベルで統合するのは難しいことがわかっています。 Moshe Katzman氏は、次のように続けています。「過去XNUMX年間で、光と超音波をチップデバイスにまとめて、優れたマイクロ波フォトニックフィルターを構成する方法の画期的なデモンストレーションを見てきました。 ただし、使用されたプラットフォームはより特殊化されていました。 ソリューションの魅力の一部は、そのシンプルさにあります。 デバイスの製造は、シリコン導波路の通常のプロトコルに基づいています。 ここでは特別なことは何もしていません。」 実現されたフィルターは非常に狭帯域です。フィルターの通過帯域のスペクトル幅はわずかXNUMXMHzです。
狭帯域フィルタを実現するために、情報を運ぶ弾性表面波が出力光波に複数回刻印されます。 博士課程の学生であるMaayanPriel氏は、次のように述べています。「レイアウトの選択に応じて、音響信号は光路を最大12回通過します。 このような各イベントは、対象の信号のレプリカを光波に刻印します。 音響速度が遅いため、これらのイベントは長い遅延によって分離されます。 それらの全体的な合計が、フィルターを機能させるものです。」 調査の一環として、チームは、任意のフィルター応答の実現に向けて、各レプリカを完全に制御できることを報告しています。 Maayan Prielは、次のように結論付けています。「フィルターの応答を設計する自由は、統合されたものを最大限に活用しています。 マイクロ波-フォトニックプラットフォーム。」