يقوم الباحثون بتطوير شريحة ضوئية تعمل بالموجات الدقيقة رائدة عالميًا لمعالجة الإشارات عالية السرعة

قام فريق بحث بقيادة البروفيسور وانغ تشينغ من قسم الهندسة الكهربائية في جامعة مدينة هونغ كونغ (CityUHK) بتطوير شريحة ضوئية تعمل بالموجات الدقيقة رائدة عالميًا قادرة على معالجة الإشارات الإلكترونية التناظرية فائقة السرعة والحساب البصري.

وتمتلك الشريحة، وهي أسرع 1000 مرة من المعالج الإلكتروني التقليدي وتستهلك طاقة أقل، مجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك أنظمة الاتصالات اللاسلكية 5/6G، وأنظمة الرادار عالية الدقة، والذكاء الاصطناعي، ورؤية الكمبيوتر ومعالجة الصور/الفيديو. .

وكانت النتائج التي توصلت إليها اللجنة نشرت داخل طبيعة في ورقة بحثية بعنوان “آلة المعالجة الضوئية الميكروويف نيوبات الليثيوم المتكاملة”. هذا بحث تعاوني مع الجامعة الصينية في هونغ كونغ (CUHK).

أدى التوسع السريع للشبكات اللاسلكية وإنترنت الأشياء والخدمات المستندة إلى السحابة إلى فرض متطلبات كبيرة على أنظمة الترددات الراديوية الأساسية. توفر تقنية الضوئيات الميكروويفية (MWP)، التي تستخدم المكونات البصرية لتوليد إشارات الميكروويف ونقلها ومعالجتها، حلولاً فعالة لهذه التحديات. ومع ذلك، فإن أنظمة MWP المتكاملة تكافح من أجل تحقيق التكامل على مستوى الشريحة، والموثوقية العالية، ومعالجة الإشارات التناظرية عالية السرعة مع طاقة منخفضة في نفس الوقت.

وأوضح البروفيسور وانغ: “لمواجهة هذه التحديات، قام فريقنا بتطوير نظام MWP، الذي يجمع بين التحويل الكهروضوئي فائق السرعة (EO) مع معالجة الإشارات متعددة الوظائف منخفضة الفقد على شريحة متكاملة، وهو ما لم يتم تحقيقه من قبل”.

يتم تمكين هذا الأداء من خلال محرك معالجة MWP متكامل يعتمد على منصة نيوبات الليثيوم ذات الأغشية الرقيقة (LN).

وقال فنغ هانكي، دكتوراه: “يمكن للرقاقة إجراء عمليات حسابية تناظرية عالية السرعة مع نطاق معالجة واسع النطاق يبلغ 67 جيجا هرتز ودقة حسابية ممتازة”. طالب EE والمؤلف الأول لهذه الورقة.

كرس الفريق سنوات عديدة للبحث في منصة LN الضوئية المتكاملة. في عام 2018، قام زملاء في جامعة هارفارد ومختبرات Nokia Bell بتطوير أول جهاز تعديل كهروضوئي متكامل متوافق مع CMOS (أشباه موصلات أكسيد المعدن التكميلي) على منصة LN، مما يضع الأساس للتقدم البحثي الحالي. يُشار إلى LN باسم “سيليكون الضوئيات” نظرًا لأهميته في مجال الضوئيات، والتي يمكن مقارنتها بأهمية السيليكون في الإلكترونيات الدقيقة.

يفتح عملهم مجالًا جديدًا للبحث، وهو الضوئيات بالموجات الدقيقة LN، مما يتيح رقائق الضوئيات بالموجات الدقيقة ذات الأحجام الصغيرة، وموثوقية الإشارة العالية، وزمن الوصول المنخفض؛ ويشير أيضًا إلى محرك المعالجة الإلكترونية والحوسبة التناظرية على نطاق الرقاقة.