Акустические линии задержки удалось встроить в чипы кремниевой фотоники

Интегрированные микроволновые фотонные фильтры, особенно кремниевые, пользуются всё большим спросом в условиях когда ужесточаются требования к стоимости, габаритам, потребляемой мощности и масштабам производства оборудования сетей нового поколения. Однако существует фундаментальная проблема, и она связана с тем, что узкополосным фильтрам для обработки сигналов нужно задерживать их на сравнительно большие промежутки времени.

«Требуемые задержки могут превышать 100 наносекунд. Хотя это, казалось бы, немного, оптические пути для их реализации имеют длину более десяти метров! Мы не можем разместить такие длинные пути внутри кремниевого чипа. Даже если каким-то образом удалось бы сложить такое количество метров, потери оптической мощности такой схемы, были бы недопустимо велики», — говорит профессор Ави Задок (Avi Zadok) из Университета Бар-Илан (Израиль).

В статье, недавно опубликованной журналом Optica, команда инженерного факультета и Института нанотехнологий и перспективных материалов Университета Бар-Илан вместе с коллегами из Еврейского университета в Иерусалиме и компании Tower Semiconductors предложили нужное решение для узкополосный интегрируемых фильтров микроволновых сигналов, которое объединяет световые и ультразвуковые (поверхностные акустические) волны.

Поверхностные акустические волны распространяются в 100000 раз медленнее света. Таким образом, соответствующие линии задержки занимают менее миллиметра внутри кремниевого чипа, при этом потери мощности находятся в разумных пределах. Реализованные авторами фильтры получились очень узкополосными: спектральная ширина полос пропускания составляет всего 5 МГц.

Акустические линии задержки применяются для обработки информации уже примерно шестьдесят лет, однако их интеграция на уровне микросхем вместе со световыми волнами оказалась сложной задачей. Привлекательность предлагаемого израильскими инженерами решения отчасти заключается в его технологичности: для изготовления новых устройств подходят устоявшиеся протоколы создания кремниевых волноводов.

Исследовательская группа сообщает, что интегрированная микроволновая-фотонная платформа позволяет реализовать произвольные ответы фильтра, т.е. обеспечивает полный контроль его характеристик в процессе проектирования.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365