Gli scienziati del centro di ricerca imec e dell’Università di Ghent hanno presentato un prototipo funzionante di un sistema fotonico a microonde, interamente ospitato su un singolo chip. Questo chip di silicio compatto integra l’elaborazione del segnale ottico e a radiofrequenza, inclusi modulatori, fotorivelatori, filtri e persino laser, rendendolo una soluzione programmabile per l’elaborazione del segnale ad alta frequenza.

Questo sviluppo è in grado di sostituire unità esterne ingombranti e ad alto consumo energetico, aprendo la strada a reti wireless più veloci, sistemi diagnostici a microonde a prezzi accessibili e tecnologie scalabili per 5G/6G, comunicazioni satellitari e radar. In sostanza, si tratta di un “laboratorio fotonico” in miniatura in grado di regolare in modo flessibile i parametri operativi direttamente sul cristallo, senza l’ausilio di ottiche esterne.

L’innovazione tecnologica chiave è la combinazione di un modulatore sintonizzabile e di un filtro ottico programmabile. Questa combinazione consente un’elaborazione e un filtraggio efficienti dei segnali a microonde, riducendo le perdite e offrendo un’elevata flessibilità per compiti complessi. La sorgente luminosa integrata, un laser creato utilizzando la tecnologia di microtrasferimento di un amplificatore ottico basato su fosfuro di indio, conferisce ulteriore versatilità al chip.

Il progetto si basa sulla piattaforma standard di fotonica al silicio imec iSiPP50G, che include guide d’onda a bassa perdita, modulatori e rivelatori ad alta velocità e modulatori di fase termo-ottici per la messa a punto fine. In questo modo, gli scienziati sono riusciti a creare il primo chip veramente universale per l’elaborazione fotonica di segnali a radiofrequenza.

Secondo il Professor Wim Bogaerts, uno dei responsabili del progetto, la nuova tecnologia consentirà la creazione di dispositivi più compatti, economici ed efficienti dal punto di vista energetico per le comunicazioni wireless di prossima generazione e per i sensori intelligenti. Questo risultato potrebbe essere particolarmente importante per lo sviluppo delle tecnologie 6G, per le quali i requisiti di compattezza ed efficienza energetica delle apparecchiature stanno diventando critici.

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