Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Silikon çipler, daha iyi sinyal işleme için ışığı ve ultrasonu birleştiriyor

20.05.2021
109
Silikon çipler, daha iyi sinyal işleme için ışığı ve ultrasonu birleştiriyor

Standart silikon üzerinde yalıtkan içinde yüzey akustik mikrodalga fotonik filtreler, kablosuz ve hücresel veri trafiğinin devam eden büyümesi, büyük ölçüde ışık dalgalarına dayanmaktadır.

Mikrodalga fotoniği, elektriksel bilgi sinyallerinin optik araçlar kullanılarak dağıtılmasına ve işlenmesine adanmış bir teknoloji alanıdır.

Yalnızca elektroniğe dayalı geleneksel çözümlerle karşılaştırıldığında, mikrodalga fotonik sistemler büyük miktarda veriyi işleyebilir. Bu nedenle, mikrodalga fotoniği, 5G hücresel ağların ve ötesinin bir parçası olarak giderek daha önemli hale geldi. Mikrodalga fotoniğinin birincil görevi, dar bant filtrelerin gerçekleştirilmesidir: Işık üzerinden taşınan muazzam hacimlerden, belirli frekanslarda belirli verilerin seçilmesi.

Çoğu mikrodalga fotonik sistemi, ayrık, ayrı bileşenlerden ve uzun fiber optik yollardan oluşur. Bununla birlikte, gelişmiş ağların maliyeti, boyutu, güç tüketimi ve üretim hacmi gereksinimleri, bir çip üzerinde gerçekleştirilen yeni nesil mikrodalga fotonik sistemleri gerektirmektedir. Özellikle silikonda bulunan entegre mikrodalga fotonik filtreler çok rağbet görmektedir. Bununla birlikte, temel bir zorluk vardır: Dar bant filtreleri, işlemlerinin bir parçası olarak sinyallerin nispeten uzun süreler boyunca geciktirilmesini gerektirir.

“Yana ışık hızı kadar hızlı,” Bar-Ilan Üniversitesi, İsrail’den Prof. Avi Zadok gerekli gecikmeler ağırladı önce biz çip alanının yetersiz” diyor. Gerekli gecikmeler 100 nanosaniye boyunca ulaşabilir. Böyle gecikmeler olabilir Günlük deneyim düşünüldüğünde kısa görünüyor; ancak, onları destekleyen optik yollar on metreden uzun. Bu kadar uzun yolları bir silikon çipin parçası olarak sığdıramayız. Belli bir düzende bir şekilde o metreden fazla katlayabilsek bile, optik güç kayıplarının boyutu bununla birlikte engelleyici olacaktır.”

Bu uzun gecikmeler, çok daha yavaş ilerleyen farklı bir dalga türü gerektirir. Yakın zamanda Optica dergisinde yayınlanan bir araştırmada, Bar-Ilan Üniversitesi Mühendislik Fakültesi ve Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Enstitüsü’nden Zadok ve ekibi ile Kudüs İbrani Üniversitesi ve Tower Semiconductors’ın işbirlikçileri bir çözüm öneriyor. Silikon entegre devrelerde mikrodalga sinyallerinin ultra dar filtrelerini gerçekleştirmek için ışık ve ultrasonik dalgaları bir araya getirdiler. Konsept, filtre tasarımı için büyük özgürlük sağlar.

Bar-Ilan Üniversitesi doktora öğrencisi Moshe Katzman, “İlgilendiğimiz bilgileri ışık dalgaları formundan ultrasonik, yüzey akustik dalgalarına ve sonra tekrar optiğe nasıl dönüştürebileceğimizi öğrendik. Yüzeydeki akustik dalgalar, 100.000 daha yavaş. Silikon çipimizin bir parçası olarak ihtiyaç duyduğumuz gecikmeleri bir milimetreden daha kısa sürede ve çok makul kayıplarla karşılayabiliyoruz.”

Akustik dalgalar, altmış yıldır bilginin işlenmesine hizmet ediyor; ancak, ışık dalgalarının yanı sıra çip seviyesinde entegrasyonlarının da aldatıcı olduğu kanıtlandı. Moshe Katzman sözlerine şöyle devam ediyor: “Son on yılda, ışık ve ultrason dalgalarının mükemmel mikrodalga fotonik filtreleri oluşturmak için bir çip cihazda nasıl bir araya getirilebileceğine dair dönüm noktası niteliğindeki gösteriler gördük. Ancak, kullanılan platformlar daha özeldi. Çekiciliğin bir kısmı. Çözüm basitliğindedir. Cihazların imalatı, silikon dalga kılavuzlarının rutin protokollerine dayanmaktadır. Burada süslü bir şey yapmıyoruz.” Gerçekleştirilen filtreler çok dar bantlıdır: Filtrelerin geçiş bantlarının spektral genişliği sadece 5 MHz’dir.

Dar bant filtreleri gerçekleştirmek için, bilgi taşıyan yüzey akustik dalgaları, çıkış ışık dalgası üzerine birçok kez basılır. Doktora öğrencisi Maayan Priel, “Akustik sinyal , düzen seçimine bağlı olarak ışık yolunu 12 kereye kadar keser. Bu tür olayların her biri, bizim ilgilendiğimiz sinyalin bir kopyasını optik dalga üzerine basar. Yavaş akustik hız nedeniyle, bu olaylar uzun gecikmelerle ayrılır. Toplam toplamları, filtrelerin çalışmasını sağlayan şeydir. ” Ekip, araştırmalarının bir parçası olarak, keyfi filtre yanıtlarının gerçekleştirilmesine yönelik olarak her bir kopya üzerinde tam kontrol olduğunu bildiriyor. Maayan Priel, “Filtrelerin tepkisini tasarlama özgürlüğü, entegre, mikrodalga-fotonik platformdan en iyi şekilde yararlanıyor.”

Daha fazla bilgi: Moshe Katzman ve diğerleri, Standart silikon üzerinde yalıtkan içinde yüzey akustik mikrodalga fotonik filtreler, Optica (2021). DOI: 10.1364 / OPTICA.421050

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.