早期的微波光子濾波器都是基于分立器件搭建的，在體積、成本、可靠性方面存在嚴重限制，難以實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，近年來，集成光電子技術(shù)的逐步成熟推動了集成微波光子濾波器的快速發(fā)展。
據(jù)EDN電子技術(shù)設(shè)計報道，北京大學(xué)研究人員研發(fā)出一種芯片大小的微波光子濾波器，能夠?qū)⑼ㄐ判盘枏脑胍糁蟹蛛x出來，并能夠抑制整個射頻頻譜中的不必要干擾。據(jù)悉， 這種新型的微波光子濾波器克服了傳統(tǒng)電子設(shè)備的局限性，實現(xiàn)了在芯片尺寸的設(shè)備上具備低功耗的多功能性。有望幫助下一代無線通信技術(shù)在手機、自動駕駛汽車、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和智能城市基礎(chǔ)設(shè)施等設(shè)備信號越來越多的環(huán)境中有效地傳輸數(shù)據(jù)。
該研究被發(fā)表在中國激光出版社和光學(xué)出版集團聯(lián)合出版的《光子學(xué)研究》雜志上，研究人員描述了他們的新型光子濾波器如何克服傳統(tǒng)電子設(shè)備的局限性，在芯片大小的低功耗設(shè)備上實現(xiàn)多種功能。他們還展示了該濾波器能夠在延伸至 30 GHz 以上的寬射頻頻譜范圍內(nèi)運行，表明其適用于預(yù)期的 6G 技術(shù)。


北京大學(xué)研究員王興軍表示：“這種新型微波濾波器芯片有可能改善6G等無線通信，從而實現(xiàn)更快的互聯(lián)網(wǎng)連接、更好的整體通信體驗，并降低無線通信系統(tǒng)的成本和能耗。這些進步將直接和間接影響日常生活，提高整體生活質(zhì)量，并在移動、智能家居和公共空間等各個領(lǐng)域帶來新體驗。”
在論文中，他們展示了一種基于絕緣體上硅 (SOI) 平臺的寬帶和高度可重構(gòu) IMPF。提出了強度一致的單級可調(diào)級聯(lián)微環(huán) (ICSSA-CM) 架構(gòu)來執(zhí)行相位調(diào)制的靈活邊帶消除方法。配合不同微環(huán)的可調(diào)諧幅度、帶寬和耦合比，通過對調(diào)相頻譜進行整形，同時實現(xiàn)具有帶寬和抑制比（RR）可重構(gòu)性的帶通濾波器（BPF）和帶阻濾波器（BSF）。
原理與設(shè)計
為了不同通信信道之間的干擾等問題，研究人員試圖開發(fā)一種濾波器，可以保護信號接收器免受整個無線電頻譜中各種類型的干擾。為了具有成本效益和廣泛部署的實用性，重要的是該濾波器體積小，功耗低，實現(xiàn)多種濾波功能并能夠集成在芯片上。然而，之前的演示受到功能少、尺寸大、帶寬有限或與電氣元件相關(guān)的要求的限制。
對于新濾波器，研究人員創(chuàng)建了一個包含四個主要部分的簡化光子架構(gòu)，這四個簡化光子架構(gòu)就足以在所有功能之間切換，顯示出更低的功耗和更緊湊的尺寸，這在大規(guī)模部署中極為重要。
此外，使用所提出的 IMPF 進行鏡像頻率干擾下的 Gb/s 級 QPSK 無線通信和靈活的頻道選擇，在實際場景中表現(xiàn)出強大的噪聲抑制能力和微秒級響應(yīng)。這樣的 IMPF 將促進集成微波光子系統(tǒng)向超寬帶處理和實時可重構(gòu)性的進一步發(fā)展，這將大大增強下一代無線通信系統(tǒng)的能力。
使用所提出的 IMPF 進行了圖像頻率干擾和敏捷頻道選擇下的 Gb/s 級 QPSK 無線通信，在實際場景中表現(xiàn)出強大的噪聲抑制能力和微秒級響應(yīng)。這樣的 IMPF 將促進集成微波光子系統(tǒng)向超寬帶處理和實時可重構(gòu)性的進一步發(fā)展，這將大大增強下一代無線通信系統(tǒng)的能力。
使用所提出的 IMPF 進行了圖像頻率干擾和敏捷頻道選擇下的 Gb/s 級 QPSK 無線通信，在實際場景中表現(xiàn)出強大的噪聲抑制能力和微秒級響應(yīng)。這樣的 IMPF 將促進集成微波光子系統(tǒng)向超寬帶處理和實時可重構(gòu)性的進一步發(fā)展，這將大大增強下一代無線通信系統(tǒng)的能力。


上圖布局由 PM、ICSSA-CM 和高速光電探測器 (PD) 組成。PM 可實現(xiàn)大帶寬電光轉(zhuǎn)換并生成具有