瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）光子學(xué)系統(tǒng)實驗室的研究人員想出了一種不需要外部設(shè)備就可以重新配置微波光子濾波器的方法。這為制作更緊湊、更環(huán)保的過濾器鋪平了道路，這種過濾器將更實用、更便宜。潛在的應(yīng)用包括探測和通信系統(tǒng)。研究人員的這項發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《自然通訊 Nature Communications》上。

光子看起來將在無數(shù)的任務(wù)中取代電子，因為它們移動更快，消耗更少的能量。這些微小的光粒子還有一個額外的好處，那就是它們的頻率范圍比電子大1000到10000倍。所以用光而不是電來操縱微波能給你一個更寬的工作帶寬。光子學(xué)在通信系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)和波束形成（天線系統(tǒng)中使用的一種信號處理方法）中特別有用。但目前，微波光子系統(tǒng)仍無法在計算機芯片上產(chǎn)生光脈沖，這一發(fā)展將使芯片更環(huán)保、更便宜、更實用。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院光子學(xué)系統(tǒng)實驗室的研究人員剛剛在這一領(lǐng)域取得了重大突破：他們開發(fā)了可重構(gòu)射頻濾波器，無需龐大的外部設(shè)備就能產(chǎn)生高質(zhì)量的微波。通過在一個微型計算機中產(chǎn)生兩個脈沖之間的干擾，他們能夠精確地控制脈沖，以便重新配置輸出的射頻。

將光源集成到芯片中

微波光子濾波器將輸入的射頻轉(zhuǎn)換成光信號，然后由光子器件處理以提取信息。一種光感受器，它將信號轉(zhuǎn)換回射頻。早在今年4月，另一個瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院實驗室K-Lab的研究人員成功地在氮化硅芯片上產(chǎn)生了不同類型的微米梳，以產(chǎn)生高質(zhì)量的孤子脈沖信號。在實驗室里，研究人員可以用光脈沖系統(tǒng)來重新配置更靈活的線性信號系統(tǒng)。 

“這些比硬幣還小的芯片所使用的技術(shù)是基于光與周圍環(huán)境的相互作用。信號的波長可以通過改變光源或改變它通過的光通道的形狀或材料來改變�！惫庾訉W(xué)系統(tǒng)實驗室的負(fù)責(zé)人Camille Brès解釋說：“使用一種可以組合多種波長的光源意味著我們可以保持濾光片的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單。如果我們可以通過改變光脈沖來重新配置頻率，我們就不必改變物理支持�！毖芯咳藛T的主要成就是他們能夠用微型片上光學(xué)諧振器取代筆記本電腦大小的光發(fā)生器，利用激光脈沖產(chǎn)生完美的孤子。

改變輸出頻率

“為了使這些濾波器用于各種應(yīng)用，它們還需要能夠改變輸出的射頻。電流濾波器需要可編程的脈沖形狀來設(shè)置輸出頻率和改善波的質(zhì)量，這使得系統(tǒng)變得復(fù)雜，很難上市，”該研究的主要作者、光子學(xué)系統(tǒng)實驗室的博士生Jianqi Hu說。為了克服這一障礙，研究人員通過改變兩個孤子之間的角度來產(chǎn)生片上干擾，他們能夠重新配置濾波器頻率。這一突破意味著這些系統(tǒng)可以完全便攜，并可與5G和太赫茲波一起使用。

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