무선 및 셀룰러 데이터 트래픽의 지속적인 성장은 광파에 크게 의존합니다. 분야의 마이크로파 포토닉스 technology 광학 수단을 사용하여 전기 정보 신호를 분배하고 처리하는 데 전념합니다. 전자 장치만을 기반으로 하는 기존 솔루션에 비해 마이크로파 광자 시스템은 엄청난 양의 데이터를 처리할 수 있습니다. 따라서 마이크로파 포토닉스는 5G 셀룰러 네트워크 이상의 일부로 점점 더 중요해지고 있습니다. 마이크로파 포토닉스의 주요 임무는 협대역 필터를 구현하는 것입니다. 즉, 빛을 통해 전달되는 엄청난 양 중에서 특정 주파수의 특정 데이터를 선택하는 것입니다.
많은 마이크로파 광자 시스템은 개별적인 개별 구성 요소와 긴 광섬유 경로로 구성됩니다. 그러나 고급 네트워크의 비용, 크기, 전력 소비 및 생산량 요구 사항은 칩에서 구현되는 차세대 마이크로파 광자 시스템을 필요로합니다. 특히 실리콘에 통합 된 마이크로파 포토 닉 필터가 많이 요구됩니다. 그러나 근본적인 문제가 있습니다. 협 대역 필터는 처리의 일부로 신호가 비교적 긴 시간 동안 지연되어야합니다.
이스라엘의 Bar-Ilan 대학의 Avi Zadok 교수는“빛의 속도가 너무 빠르기 때문에 필요한 지연을 수용하기 전에 칩 공간이 부족합니다. 필요한 지연은 100 나노초 이상에이를 수 있습니다. 이러한 지연은 일상적인 경험을 고려할 때 짧아 보일 수 있습니다. 그러나이를 지원하는 광학 경로의 길이는 XNUMX 미터가 넘습니다. 실리콘 칩의 일부로 그렇게 긴 경로를 맞출 수는 없습니다. 특정 레이아웃에서 그 수만큼의 미터를 어떻게 든 접을 수 있다고하더라도 이에 따른 광 전력 손실의 정도는 엄청날 것입니다.”
이러한 긴 지연에는 훨씬 더 느리게 이동하는 다른 유형의 파동이 필요합니다. 최근 저널에 실린 연구에서 Optica, Zadok과 Bar-Ilan 대학의 공학부 및 나노 기술 및 첨단 재료 연구소의 그의 팀과 예루살렘 히브리 대학 및 타워 반도체의 협력자들이 해결책을 제안합니다. 그들은 빛과 초음파를 결합하여 실리콘 집적 회로에서 마이크로파 신호의 매우 좁은 필터를 실현했습니다. 이 개념은 필터 설계에 큰 자유를 허용합니다.
Bar-Ilan University 박사 과정 학생 Moshe Katzman은 다음과 같이 설명합니다.“우리는 관심 정보를 광파의 형태에서 초음파, 표면 음향 파로 변환 한 다음 다시 광학으로 변환하는 방법을 배웠습니다. 표면 탄성파는 100,000 느린 속도로 이동합니다. 우리는 실리콘 칩의 일부로 필요한 지연을 XNUMXmm 미만의 매우 합리적인 손실로 수용 할 수 있습니다. "
음향 파는 5 년 동안 정보 처리에 사용되었습니다. 그러나 광파와 함께 칩 수준의 통합은 까다로운 것으로 입증되었습니다. Moshe Katzman은 다음과 같이 말합니다.“지난 XNUMX 년 동안 우리는 빛과 초음파를 칩 장치에 결합하여 우수한 마이크로파 포토 닉 필터를 구성하는 방법에 대한 획기적인 시연을 보았습니다. 그러나 사용 된 플랫폼은 더 전문화되었습니다. 솔루션의 매력 중 하나는 단순성에 있습니다. 장치의 제조는 실리콘 도파관의 일상적인 프로토콜을 기반으로합니다. 우리는 여기서 멋진 일을하지 않습니다.” 실현 된 필터는 매우 협 대역입니다. 필터 통과 대역의 스펙트럼 폭은 XNUMXMHz에 불과합니다.
협 대역 필터를 구현하기 위해 정보를 전달하는 탄성 표면파가 출력 광파에 여러 번 각인됩니다. 박사 과정 학생 인 Maayan Priel은 다음과 같이 설명합니다.“음향 신호는 레이아웃 선택에 따라 광 경로를 최대 12 번 통과합니다. 이러한 각 이벤트는 광파에 관심 신호의 복제본을 각인합니다. 느린 음향 속도로 인해 이러한 이벤트는 긴 지연으로 구분됩니다. 전체적인 요약이 필터를 작동하게 만드는 요인입니다. " 연구의 일환으로 팀은 임의의 필터 응답을 실현하기 위해 각 복제본에 대한 완전한 제어를보고합니다. Maayan Priel은 다음과 같이 결론을 내립니다.“필터의 응답을 설계 할 수있는 자유는 통합 된 기능을 최대한 활용하고 있습니다. 마이크 로파-광자 플랫폼.”