Une illustration schématique du contrôle rapide des signaux RF. Crédit :Université de Sydney
Des chercheurs du Centre ARC pour les dispositifs à bande passante ultra-haute pour les systèmes optiques (CUDOS) de l'Institut australien pour la science et la technologie à l'échelle nanométrique de l'Université de Sydney ont réalisé une percée en réalisant un contrôle du signal radiofréquence à des échelles de temps inférieures à la nanoseconde sur un dispositif optique à l'échelle d'une puce.
La radiofréquence (RF) est une gamme particulière de fréquences d'ondes électromagnétiques, largement utilisé pour les communications et les signaux radar. Les travaux devraient avoir un impact sur la révolution sans fil actuelle.
La percée a été détaillée aujourd'hui dans le journal à fort impact Optique .
Doctorant CUDOS et School of Physics de l'Université de Sydney, l'auteur principal Yang Liu, a déclaré que la nouvelle recherche qui pourrait débloquer le goulot d'étranglement de la bande passante auquel sont confrontés les réseaux sans fil dans le monde a été entreprise au siège de l'Australian Institute for Nanoscale Science and Technology (AINST), le centre de nanosciences de Sydney, d'une valeur de 150 millions de dollars.
"De nos jours, il y a 10 milliards d'appareils mobiles connectés au réseau sans fil (rapporté par Cisco l'année dernière) et tous nécessitent de la bande passante et de la capacité, " a déclaré M. Liu.
"En créant des lignes à retard accordables très rapides sur puce, on peut éventuellement fournir une bande passante plus large instantanément à plus d'utilisateurs.
« La capacité de contrôler rapidement le signal RF est une performance cruciale pour les applications de notre vie quotidienne et de la défense.
"Par exemple, pour réduire la consommation d'énergie et maximiser la portée de réception pour les futures communications mobiles, Les signaux RF doivent atteindre des distributions directionnelles et rapides aux différents utilisateurs cellulaires des centres d'information, au lieu de répandre l'énergie du signal dans toutes les directions."
Le manque de vitesse de réglage élevée dans la technique RF actuelle dans les communications et la défense modernes, a motivé le développement de solutions sur une plate-forme optique compacte.
Les chercheurs David Marpaung, Benjamin Eggleton, Yang Liu et Amol Choudhary pointant du doigt une puce de la taille d'une vignette en cours d'évaluation dans le banc d'essai des micro-ondes à large bande, à l'intérieur du Sydney Nanoscience Hub. Crédit :Université de Sydney
Ces homologues optiques étaient généralement limités en performances par une faible vitesse de réglage de l'ordre de quelques millisecondes (1/1000 de seconde) offerte par les éléments chauffants sur puce, avec des effets secondaires de complexité de fabrication et de consommation d'énergie.
« Pour contourner ces problèmes, nous avons développé une technique simple basée sur le contrôle optique avec un temps de réponse plus rapide qu'une nanoseconde :un milliardième de seconde, c'est un million de fois plus rapide que le chauffage thermique, " a déclaré M. Liu.
Directeur de CUDOS et co-auteur Professeur Benjamin Eggleton, qui dirige également le vaisseau amiral des circuits photoniques à l'échelle nanométrique AINST, a déclaré que la technologie serait non seulement importante pour construire des radars plus efficaces pour détecter les attaques ennemies, mais apporterait également des améliorations significatives pour tout le monde.
"Un tel système sera crucial non seulement pour sauvegarder nos capacités de défense, cela contribuera également à favoriser la soi-disant révolution sans fil - où de plus en plus d'appareils sont connectés au réseau sans fil, " dit le professeur Eggleton.
"Cela inclut l'Internet des objets, communications de cinquième génération (5G), et la maison intelligente et les villes intelligentes.
"La photonique sur silicium, la technologie qui sous-tend cette avancée, avance très vite, trouver des applications dans les centres de données dès maintenant.
« Nous prévoyons que les applications de ce travail auront lieu dans une décennie afin de fournir une solution au problème de la bande passante sans fil.
« Nous travaillons actuellement sur des appareils en silicium plus avancés qui sont hautement intégrés et peuvent être utilisés dans de petits appareils mobiles, " dit le professeur Eggleton.
En faisant varier optiquement le signal de commande à des vitesses de gigahertz, le retard du signal RF peut être amplifié et commuté à la même vitesse.
M. Liu et ses collègues chercheurs Dr Amol Choudhary, Le Dr David Marpaung et le professeur Eggleton y sont parvenus sur une puce photonique intégrée, ouvrant la voie à des systèmes RF sur puce ultrarapides et reconfigurables avec des avantages inégalés en termes de compacité, Basse consommation énergétique, faible complexité de fabrication, flexibilité et compatibilité avec les fonctionnalités RF existantes.
