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城大研发微波光子芯片 速度快千倍

2024-03-01 04:02:23大公报
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  上图:城大微波光子芯片团队,左起:冯寒珂、王骋教授、葛通。下图:城大团队开发出全球领先的微波光子芯片,能运用光学进行超快模拟电子讯号处理及运算。

  【大公报讯】香港城市大学(城大)电机工程学系王骋教授领导的研究团队,开发出全球领先的微波光子芯片,能运用光学进行超快模拟电子信号处理及运算。这种芯片比传统电子处理器的速度快1000倍、耗能更低,且应用范围广泛,涵盖5/6G无线通讯系统、高解析度雷达系统、人工智能、计算机视觉,以及图像/视频处理。团队的研究成果刚在权威学术期刊《自然》上发表,题为“集成铌酸锂微波光子处理引擎”。该研究与香港中文大学的学者合作进行。

  无线网络、物联网与云端服务的快速扩展,对底层射频系统产生巨大需求。微波光子技术使用光学元件以产生、传输和调控微波信号,为应对这些挑战提供有效解决方案。然而,集成微波光子系统一直难以同时实现晶片集成、高保真度及低功耗的超高速模拟信号处理。

  更小巧及具高信号保真度

  王教授说:“为了解决这些难题,我们的团队开发了集成微波光子系统,将超快电光转换模块与低损耗、多功能信号处理模块同时结合在一块芯片上,这是前所未有的成果。”

  能达至这种卓越效能,是透过基于薄膜铌酸锂平台的集成微波光子处理引擎,该平台能执行模拟信号的多用途处理及计算工作。

  电机工程学系博士生、论文的共同第一作者冯寒珂说:“这种芯片可进行高速模拟计算,具有67吉赫兹的超宽处理频宽和极高的计算精确度。”

  研究团队多年来致力研究集成铌酸锂光子平台。2018年,他们与哈佛大学及诺基亚贝尔实验室的同行合作,在铌酸锂平台上开发了全球首个电压与互补式金氧半导体(CMOS)芯片兼容的集成电光调制器,为这次的研究突破奠定基础。铌酸锂又称为“光子学之硅”,因其对光子学的重要性堪比微电子学中的硅。

  团队的研究成果不仅开辟了新的研究领域,即铌酸锂微波光子学,使微波光子芯片更小巧、具高信号保真度与低延迟性能,也是芯片级模拟电子处理与运算引擎的突破。

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