Разработан встроенный микрокомпьютер для синхронизации сигналов в оптоэлектронике

Несмотря на свой потенциал, применение оптоэлектроники до сих пор было ограничено, отчасти из-за трудностей с синхронизацией оптически генерируемых сигналов с сигналами традиционных электронных схем. Эти сигналы сложно синхронизировать, поскольку оптические и электронные компоненты обычно работают на разных частотах.

Частоты оптических сигналов (, как правило, сотни гигагерц) обычно значительно выше, чем частоты электронных схем, которые варьируются от мегагерц до нескольких гигагерц. Такое несоответствие частот затрудняет согласование частот двух типов компонентов, что, в свою очередь, негативно сказывается на надёжности и эффективности оптоэлектроники.

Исследователи из Пекинского университета, Китайской академии наук и других институтов недавно разработали новый микрорешётчатый чип — небольшое оптическое устройство, которое может генерировать точную последовательность равномерно распределённых частот в диапазоне различных длин волн.

«Оптоэлектроника может быть использована для разработки быстрых и широкополосных информационных систем», — написали Сянпэн Чжан, Сюгуан Чжан и их коллеги в своей статье. «Однако большое несоответствие частот между оптически синтезированными сигналами и электронными часами затрудняет синхронизацию оптоэлектронных систем.

«Мы разработали микрорешетчатый чип на кристалле, который может синтезировать одночастотные и широкополосные сигналы, охватывающие широкий диапазон частот (от мегагерц до сотен гигагерц), и может обеспечивать опорные тактовые частоты для электроники в системе».

По сравнению с другими ранее предложенными подходами к синхронизации сигналов в оптоэлектронике, микрорешётка, разработанная исследователями, не требует так называемой когерентной цифровой обработки сигналов. Это метод исправления несоответствий в программном обеспечении, который, как известно, требует больших вычислительных мощностей и поэтому не идеален для практического применения.

«Наша стратегия синхронизации, которая объединяет оптически синтезированные сигналы и электронику, может обеспечить точность обработки сигналов и передачу данных без когерентной цифровой обработки сигналов», — пишут исследователи. «Чтобы продемонстрировать возможности этого подхода, мы создали беспроводную систему совместного зондирования и связи на основе общего передатчика на основе микрочипа».

Ключевым преимуществом нового устройства, созданного исследователями, является то, что оно обеспечивает высокую частоту повторения импульсов, потребляя при этом меньше энергии, чем традиционные методы электронной синхронизации. В будущем микрорешетчатые чипы можно будет усовершенствовать и использовать для синхронизации сигналов в других оптоэлектронных системах, что потенциально будет способствовать их широкому распространению в будущем.