Новости перспективных технологий

Новые модуляторы помогут ускорить связь

Изображение с сайта compulenta.computerra.ru

Беспроводная передача в микроволновом диапазоне — задача важнейшая. Телефоны, спутниковая связь и пр. напрямую зависят от эффективности используемых технических решений. Так, в последние годы «подтормаживают» модуляторы — ключевые компоненты таких систем связи, преобразующие сигналы из электрических в оптические.

Группа разработчиков во главе с Сяньшу Ло (Xianshu Luo) из сингапурского Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) создала два новых модулятора с особо высокими характеристиками.

Общая схема использования новых устройств при приёме-передаче. EDFA — допированный эрбием усилитель, BPF — полосовой фильтр, PC — контроллер поляризации, DUT — тестируемое устройство, PD — фотодиод. (Иллюстрация Xianshu Luo et al.)

Микроволновая передача для фотоники — задача, в которой модулятор играет решающую роль. «Производительность микроволновой системы с точки зрения фотоники зависит от качества конвертирования [электрических сигналов в оптические], которое определяется такими факторами, как потеря сигнала, его искажение и шум», — поясняет г-н Ло. Поскольку модулятор выступает мостом между оптическими компонентами системы связи и кремниевой электроникой, логично выполнять его на кремниевых микросхемах.

Именно на этой базе и были изготовлены несколько разработанных сингапурцами модуляторов, причём со строгим соблюдением спецификаций, уже сегодня стандартных для полупроводниковой электроники. Типичный модулятор такого рода состоит из двух интегрированных в кремниевую микросхему волноводов, по которым идут оптические сигналы. Свет «скармливается» в волновод, а тот разбивает световой поток на два; при дальнейшем слиянии лучей пучок идёт уже модулированным. Если свет, проходящий через один волновод, будет слегка задержан в сравнении с проходящим через другой, то сигналы от обоих пучков будут либо гасить друг друга, либо, напротив, усиливать — в зависимости от характера наложения. Гашение или усиление соответствуют условному «нулю» или «единице» при передаче сигналов.

Чтобы задержать передачу световых пучков в одном из волноводов, подаваемый радиосигнал меняет электрический заряд, прикладываемый к материалу волновода, что моментально преобразует оптические свойства кремния. Здесь-то и начинаются проблемы. Сами носители заряда могут входить в материал быстро, но их рекомбинация занимает немалое время, что не даёт поднять темп передачи информации выше определённого порога. Как вариант возможно использование модуляторов, в которых свободное движение зарядов невозможно. Это даёт меньше шумов за счёт ослабления нелинейных оптических эффектов.

Однако оба типа таких модуляторов, разрабатывавшихся группой Сяньшу Ло, могут быть довольно быстрыми, и созданные прототипы это вполне доказали. Рациональнее всего применять их в разных приложениях, в зависимости от того, что где важнее — быстрый ввод информации в систему или более высокое качество сигнала.

Последние образцы модуляторов, продемонстрированные группой г-на Ло, имеют рабочий диапазон шириной до 28 ГГц, что много выше, чем у ранних прототипов. Они способны значительно поднять скорость передачи по беспроводным каналам связи, активно используемым мобильными телефонами, подчёркивают разработчики.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Optics Express.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

Информация с сайта compulenta.computerra.ru.

Автор оригинального текста: Александр Березин.