Uma ilustração esquemática do controle rápido de sinais de RF. Crédito:Universidade de Sydney
Pesquisadores do ARC Centre for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems (CUDOS) do Australian Institute for Nanoscale Science and Technology da University of Sydney fizeram um grande avanço ao alcançar o controle do sinal de radiofrequência em escalas de tempo de subnanosegundos em um dispositivo óptico em escala de chip.
A frequência de rádio (RF) é uma faixa particular de frequências de ondas eletromagnéticas, amplamente utilizado para comunicações e sinais de radar. O trabalho deve impactar a atual revolução wireless.
O avanço foi detalhado hoje na revista de alto impacto Optica .
CUDOS e candidato ao doutorado da Escola de Física da Universidade de Sydney, autor principal Yang Liu, disse que a nova pesquisa que poderia desbloquear o gargalo de largura de banda enfrentado pelas redes sem fio em todo o mundo foi realizada na sede do Instituto Australiano de Ciência e Tecnologia em Nanoescala (AINST), o Sydney Nanoscience Hub de US $ 150 milhões.
"Hoje em dia, há 10 bilhões de dispositivos móveis conectados à rede sem fio (relatado pela Cisco no ano passado) e todos exigem largura de banda e capacidade, "Sr. Liu disse.
"Ao criar linhas de atraso sintonizáveis muito rápidas no chip, eventualmente, pode-se fornecer largura de banda mais ampla instantaneamente para mais usuários.
"A capacidade de controlar rapidamente o sinal de RF é um desempenho crucial para aplicações em nossa vida diária e defesa.
"Por exemplo, para reduzir o consumo de energia e maximizar o alcance de recepção para futuras comunicações móveis, Os sinais de RF precisam alcançar distribuições direcionais e rápidas para diferentes usuários de celulares a partir de centros de informação, em vez de espalhar a energia do sinal em todas as direções. "
A falta de alta velocidade de sintonia na técnica de RF atual nas comunicações e defesa modernas, tem motivado o desenvolvimento de soluções em uma plataforma óptica compacta.
Pesquisadores David Marpaung, Benjamin Eggleton, Yang Liu e Amol Choudhary apontando para um chip do tamanho de uma miniatura sendo avaliado na bancada de teste de microondas de banda larga, dentro do Sydney Nanoscience Hub. Crédito:Universidade de Sydney
Essas contrapartes ópticas normalmente eram limitadas em desempenho por uma baixa velocidade de ajuste da ordem de milissegundos (1/1000 de segundo) oferecida por aquecedores no chip, com efeitos colaterais de complexidade de fabricação e consumo de energia.
"Para contornar esses problemas, desenvolvemos uma técnica simples baseada em controle óptico com tempo de resposta mais rápido do que um nanossegundo:um bilionésimo de segundo - isso é um milhão de vezes mais rápido do que o aquecimento térmico, "disse o Sr. Liu.
Diretor e co-autor do CUDOS, Professor Benjamin Eggleton, que também dirige o carro-chefe dos Circuitos Fotônicos em Nanoescala AINST, disse que a tecnologia não seria apenas importante para construir radares mais eficientes para detectar ataques inimigos, mas também traria melhorias significativas para todos.
"Esse sistema será crucial não apenas para salvaguardar nossas capacidades de defesa, também ajudará a promover a chamada revolução sem fio - onde mais e mais dispositivos são conectados à rede sem fio, "Professor Eggleton disse.
"Isso inclui a internet das coisas, comunicações de quinta geração (5G), e casas e cidades inteligentes.
"Fotônica de silício, a tecnologia que sustenta esse avanço, está progredindo muito rapidamente, encontrar aplicativos em data centers agora.
“Esperamos que as aplicações deste trabalho aconteçam dentro de uma década, a fim de fornecer uma solução para o problema de largura de banda sem fio.
"Atualmente, estamos trabalhando em dispositivos de silício mais avançados que são altamente integrados e podem ser usados em pequenos dispositivos móveis, "Professor Eggleton disse.
Variando opticamente o sinal de controle em velocidades gigahertz, o atraso de tempo do sinal de RF pode ser amplificado e comutado na mesma velocidade.
Liu e outros pesquisadores, Dr. Amol Choudhary, O Dr. David Marpaung e o Professor Eggleton conseguiram isso em um chip fotônico integrado, pavimentando o caminho para sistemas RF no chip ultrarrápidos e reconfiguráveis com vantagens incomparáveis em compactação, Baixo consumo de energia, baixa complexidade de fabricação, flexibilidade e compatibilidade com as funcionalidades de RF existentes.
