Крошечная «радуга на чипе» значительно ускорит работу сетей 6G

Микрочип размером с рисинку способен генерировать чётко упорядоченную «радугу» света — эта способность в перспективе может обеспечить более быструю и высокопропускную связь 6G, а также крайне точную синхронизацию для квантовых технологий.

Физики из Университета Лафборо в сотрудничестве с международной исследовательской группой продемонстрировали систему, генерирующую серию световых частот с точным интервалом. Затем эти оптические частоты можно преобразовывать во множество высокочастотных электромагнитных сигналов, известных как миллиметровые волны.

Миллиметровые волны вызывают растущий интерес в сфере будущей связи, поскольку они могут обеспечить значительно большую пропускную способность, давая сетям больше возможностей для передачи данных. Однако основным препятствием до сих пор было получение этих сигналов с точностью и стабильностью, необходимыми для передовых приложений.

Один из методов генерации миллиметровых волн основан на использовании устройства, известного как «микрогребень» [microcomb]. Микрогребень генерирует крайне точный набор световых частот, расположенных примерно так же, как цвета в радуге, хотя сам свет невидим для человеческого глаза.

Одновременная генерация множества частот может оказаться гораздо более полезной, поскольку каждая из них потенциально может служить отдельным каналом для одновременной передачи информации. Тем не менее для достижения этой цели требуется микрогребень с исключительной стабильностью и качеством сигнала.

В новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications, исследователи под руководством Университета Лафборо сообщают о создании системы, способной сделать именно это. Их подход позволяет получить стабильный микрогребень высокого качества, который можно одновременно преобразовывать в несколько миллиметровых частот с точным расстоянием между ними.

В системе, разработанной в Лафборо, микрорезонатор на основе микросхемы соединён с гораздо более длинной петлей оптического волокна. Лазерный свет непрерывно проходит через обе части системы, способствуя формированию и стабильности нужных оптических состояний.

Исследователи также продемонстрировали, что могут манипулировать «радугой» микрогребня, увеличивая или уменьшая интенсивность отдельных частот. Стоит отметить, что точность и стабильность оптического микрогребня сохранялись после преобразования света в миллиметровые сигналы. Такое управление может позволить будущим системам генерировать разнообразные комбинации частот в зависимости от области применения.

В настоящее время команда изучает, как система микрогребня в конечном итоге может перейти от лабораторного эксперимента к практическому применению. Хотя центральный микрочип имеет размер рисинки, вся платформа в настоящее время занимает значительное место на лабораторном столе. Исследователи полагают, что будущие версии могут стать значительно меньше и энергоэффективнее, потенциально в достаточной степени компактными, чтобы поместиться в коробку из‑под обуви. Исследователи также работают над определением предельной точности системы микрогребенки.