单芯片微波光子，新突破！

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来源：内容编译自optics。

用于快速无线通信网络和微波传感的可编程解决方案。

根特大学 imec 的两个研究小组光子学研究组和IDlab，以及世界领先的纳米电子和数字技术领域研究和创新中心imec，发布了完全集成的单芯片微波光子学系统的演示，该系统在单个硅芯片上结合了光学和微波信号处理。

该芯片集成了高速调制器、光学滤波器、光电探测器以及转印激光器，使其成为一种紧凑、独立且可编程的高频信号处理解决方案。这一突破性技术可以取代体积庞大且耗电的组件，从而实现更快的无线网络、低成本的微波传感，并在5G/6G、卫星通信和雷达系统等应用中实现可扩展部署。

该研究结果已发表在《自然通讯》杂志上。

现代通信网络依赖于高速光纤链路和无线射频微波传输，但随着对更高数据速率和更高频率操作的需求不断增长，新系统需要这两种通信模式之间更紧密的集成，以克服信号处理复杂性、高传输损耗和耗电电子设备的问题。

高速：封装的微波光子芯片，具有两个输入和两个输出

微波光子学利用光学技术处理高频信号，实现了更低的损耗、更高的带宽和更高的能效，提供了一种颇具前景的解决方案。然而，大多数微波光子系统依赖于庞大的光纤架构，这限制了其可扩展性。相比之下，将微波光子集成到芯片上可以实现更具可扩展性和更节能的系统，但早期的实验演示要么缺乏关键功能，要么需要外部元件才能实现全部性能。

转换光信号和微波信号

imec 和根特大学演示了一种硅光子引擎，可在单芯片上处理和转换光信号和微波信号。该新系统的关键创新在于可重构调制器和可编程光滤波器的全新组合，能够高效调制和滤波微波信号，同时显著减少信号损耗。

制造的微波光子芯片的显微镜图像

这种组合提高了整体性能，使系统能够以更大的灵活性和效率处理广泛应用的复杂信号处理任务。

该芯片基于imec的标准“iSiPP50G”硅光子学平台构建，该平台包含低损耗波导和无源元件、高速调制器和探测器，以及用于调节光响应的热光移相器。为了提供集成光源，研究人员利用光子学研究组开发的微转印技术，在芯片上集成了一个磷化铟 (InP) 光放大器（由III-V实验室开发）。结合片上可调滤波器电路，该光放大器可以用作宽调谐激光器，进一步增强了系统的多功能性。

根特大学和imec光子学研究组教授Wim Bogaerts表示：“将所有必要的微波光子学元件集成到单个芯片上，标志着我们朝着可扩展且节能的高频信号处理迈出了重要一步。通过消除笨重的外部元件，这项技术为下一代无线网络和先进传感系统中更紧凑、更经济高效的解决方案铺平了道路。”

https://optics.org/news/16/6/12

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