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香港城市大學研發出快千倍且更節能的微波光子芯片

香港城市大學研發出快千倍且更節能的微波光子芯片

俄羅斯衛星通訊社

據《中國科學報》報道，香港城市大學副教授王騁團隊與香港中文大學研究人員合作，利用鈮酸鋰為平台，開發出處理速度更快、能耗更低的微波光子芯片，可運用光學進行超快模擬電子信號處理及運算。相關研究成果2月29日發表於《自然》。 2024年3月2日, 俄羅斯衛星通訊社

2024-03-02T13:20+0800

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集成微波光子芯片通過光學元件產生、傳輸和調控微波信號。但一直以來，集成微波光子系統難以同時實現芯片集成和高保真度、低功耗的超高速模擬信號處理。消息指出，能實現卓越效能的原因是負責集成的薄膜鈮酸鋰平台。鈮酸鋰對光子學的重要性堪比微電子學中的硅，所以它又被稱為“光子學之硅”，是一種非常有潛力、可實現大規模片上光子集成應用的平台。與其他光學材料相比，它同時具有優異的電光效應、超低的光學損耗，以及大規模、低成本的製造工藝。王騁團隊研發的集成鈮酸鋰微波光子芯片不僅速度比傳統電子處理器快1000倍，具有67吉赫茲的超寬處理帶寬和極高的計算精確度，而且它的能耗更低。以處理一個250×250像素的圖片為例，集成鈮酸鋰微波光子芯片僅需要3納焦的能耗就能完成對圖片邊緣信息的提取，而傳統的電子芯片若要執行相同的任務，則需要幾百甚至上千納焦的能耗。論文共同第一作者、香港城市大學本科生葛通認為，這次研究的高光時刻，是在進行超高速信號處理測試時，將脈寬小於10皮秒的脈衝信號直接輸入到芯片中，示波器上觀測到該信號的微分結果的那一刻。同時指出，集成鈮酸鋰微波光子芯片將以傲人的優勢，進入5G和6G無線通信系統、高分辨率雷達系統，以及圖像/視頻處理等多種應用場景。下一步，王騁團隊將對芯片進行進一步優化和驗證，其中關鍵的技術挑戰包括如何進一步提高集成度、實現芯片與控制電路的高效封裝、優化設備性能和穩定性等，從而使其真正進入產品化階段。

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