Penyelidik Membangunkan Cip Fotonik Microwave Pemprosesan Isyarat Ultrapantas

Baru-baru ini, pasukan penyelidik yang diketuai oleh Prof. Wang Cheng dari Jabatan Kejuruteraan Elektrik di City University of Hong Kong telah berjaya membangunkan cip fotonik gelombang mikro (MWP) terkemuka dunia. Cip ini dapat menggunakan prinsip optik untuk menjalankan pemprosesan dan pengiraan isyarat elektronik analog ultra pantas.
Cip itu bukan sahaja 1000 kali lebih pantas daripada pemproses elektronik konvensional, tetapi juga menggunakan lebih sedikit tenaga. Pelbagai aplikasinya meliputi pelbagai bidang seperti sistem komunikasi tanpa wayar 5/6G, sistem radar resolusi tinggi, kecerdasan buatan, penglihatan komputer dan pemprosesan imej/video.
Pasukan itu bekerjasama dengan Universiti China Hong Kong dalam penyelidikan, yang telah diterbitkan dalam jurnal Nature, bertajuk Enjin Pemprosesan Fotonik Gelombang Mikro Lithium Niobate Bersepadu.
Dengan perkembangan pesat rangkaian wayarles, Internet of Things (IoT), dan perkhidmatan berasaskan awan, permintaan untuk sistem RF asas telah berkembang dengan pesat. Teknologi fotonik gelombang mikro (MWP) menawarkan penyelesaian yang berkesan untuk cabaran ini dengan kelebihan uniknya dalam menjana, menghantar dan memproses isyarat gelombang mikro dengan menggunakan komponen optik. Walau bagaimanapun, sistem MWP bersepadu telah menghadapi pelbagai cabaran seperti merealisasikan serentak pemprosesan isyarat analog berkelajuan ultra tinggi, penyepaduan skala cip, kesetiaan tinggi dan penggunaan kuasa yang rendah.
Untuk menangani cabaran ini, pasukan penyelidik Prof. Wang Cheng telah membangunkan sistem MWP yang baru. Sistem ini secara inovatif menyepadukan penukaran elektro-optik (EO) ultra-pantas dengan pemprosesan isyarat pelbagai fungsi kehilangan rendah pada satu cip, satu pencapaian yang tidak pernah direalisasikan dalam penyelidikan terdahulu.
Prestasi cemerlang ini dimungkinkan oleh enjin pemprosesan MWP bersepadu berdasarkan platform litium niobate (LN) filem nipis. Enjin ini mampu melaksanakan pelbagai jenis pemprosesan isyarat analog dan tugas pengiraan. Menurut laporan itu, cip ini bukan sahaja mempunyai lebar jalur pemprosesan ultra lebar 67 GHz, tetapi juga mempunyai ketepatan pengiraan yang sangat baik.
Selama bertahun-tahun, pasukan itu telah mengusahakan penyelidikan platform fotonik LN bersepadu. Perlu dinyatakan bahawa pada tahun 2018, rakan sekerja di Universiti Harvard dan Nokia Bell Labs membangunkan modulator elektro-optik bersepadu serasi CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) pertama di dunia pada platform litium niobate (LN) filem nipis, yang meletakkan pepejal. asas untuk penemuan penyelidikan semasa. Niobate litium filem nipis (LN) telah digelar sebagai "silikon fotonik" kerana kepentingannya dalam bidang fotonik, yang setanding dengan silikon dalam mikroelektronik.
Kerja ini bukan sahaja membuka bidang penyelidikan yang serba baharu - fotonik gelombang mikro litium niobate (LN) filem nipis, tetapi juga membolehkan cip fotonik gelombang mikro dengan saiz padat, kesetiaan isyarat tinggi dan kependaman rendah, antara kelebihan lain. Lebih penting lagi, kejayaan ini mewakili hala tuju baharu untuk pemprosesan elektronik analog skala cip dan enjin pengiraan.