Un nuevo microcombo en chip para sincronizar señales en optoelectrónica

Los optoelectrónicos son dispositivos prometedores que combinan componentes ópticos, que operan la luz de apalancamiento, con electrónica, que aprovechan la corriente eléctrica. Los sistemas optoelectrónicos podrían transmitir datos más rápido que la electrónica convencional, abriendo así nuevas posibilidades para el desarrollo de tecnología de comunicación de alta velocidad.

A pesar de su potencial, el despliegue de optoelectrónica hasta ahora se ha limitado hasta ahora, en parte debido a las dificultades reportadas para sincronizar las señales generadas ópticamente con las de los relojes electrónicos tradicionales. Estas señales son difíciles de sincronizar ya que los componentes ópticos y electrónicos generalmente funcionan a diferentes frecuencias.

Las frecuencias de señales ópticas (es decir, generalmente cientos de gigahertz) son generalmente significativamente más altas que las de circuitos electrónicosque van desde Megahertz hasta algunos Gigahertz. Este desajuste en las frecuencias hace que la alineación de las frecuencias de los dos tipos de componentes sea desafiante, lo que a su vez afecta negativamente la confiabilidad y eficiencia de la optoelectrónica.

Investigadores de la Universidad de Pekín, la Academia de Ciencias de China y otros institutos desarrollaron recientemente un nuevo microcombo en chip, un pequeño dispositivo óptico que puede generar una serie precisa de frecuencias igualmente espaciadas que abarca diferentes longitudes de onda.

Este dispositivo, descrito en un papel publicado en Electrónica de la naturalezapodría servir como un reloj preciso para los componentes ópticos y electrónicos, sincronizando las señales en una amplia gama de frecuencias.

“La optoelectrónica podría usarse para desarrollar sistemas de información de banda rápida y ancha”, escribieron Xiangpeng Zhang, Xuguang Zhang y sus colegas en su artículo. “Sin embargo, el gran desajuste de frecuencia entre las señales ópticamente sintetizadas y los relojes electrónicos dificulta la sincronización de sistemas optoelectrónicos.

“Describimos una microcombora en chip que puede sintetizar señales de una sola frecuencia y banda ancha que cubren una banda de frecuencia amplia (desde Megahertz hasta cientos de Gigahertz) y que pueden proporcionar relojes de referencia para los productos electrónicos en el sistema”.

En comparación con otros enfoques propuestos previamente para sincronizar las señales en optoelectrónica, el microcombro desarrollado por los investigadores no requiere el llamado procesamiento de señal digital coherente. Este es un método para corregir los desajustes en el software, que se sabe que es computacionalmente exigente y, por lo tanto, no es ideal para aplicaciones prácticas.

“Nuestra estrategia de sincronización, que alinea las señales y la electrónica sintetizadas ópticamente, puede proporcionar precisión de la manipulación de señales y transmisión de datos sin un procesamiento de señal digital coherente”, escribieron los investigadores. “Para ilustrar las capacidades de este enfoque, creamos un sistema de comunicación y detección de unión inalámbrica basado en un transmisor compartido basado en microcombes”.

Para evaluar el potencial de su microcomba, el equipo lo usó para desarrollar un nuevo dispositivo inalámbrico optoelectrónico que podría usarse tanto para la detección como para las comunicaciones. En este sistema, el microcombo sirvió como transmisor, facilitando transmisión de datos y teledetección.

Los hallazgos de la evaluación del equipo fueron prometedores, pero su microcombo pronto podría mejorarse aún más. Utilizando fotodetectores con anchos de banda más grandes, por ejemplo, el microcombía podría generar frecuencias que abarcan todas las bandas de frecuencia de microondas y terahercios.

Una ventaja clave del nuevo dispositivo creado por los investigadores es que permite altas tasas de repetición, al tiempo que consume menos energía que los enfoques de sincronización electrónica convencional. En el futuro, el microcomb podría mejorarse aún más y usarse para sincronizar las señales en otras sistemas optoelectrónicospotencialmente contribuyendo a su futura adopción generalizada.

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