Des chercheurs de l’Université de Twente ont mis au point un filtre photonique hyperfréquence intégré programmable révolutionnaire avec une plage dynamique record. Cela représente une percée majeure dans l’intégration des fonctionnalités et des performances dans les processeurs de signaux photoniques radiofréquence.
L’article est publié dans la revue Communication Nature.
Le professeur David Marpaung, l’un des auteurs de l’étude, déclare : « Notre travail rompt avec l’approche conventionnelle et fragmentée d’intégration, de fonctionnalité et de performance qui empêche actuellement l’adoption de ces systèmes photoniques dans des applications réelles. Les filtres radiofréquence traditionnels ne peuvent que fonctionnent dans une plage de fréquences étroite, ce qui signifie que vous avez besoin de plusieurs filtres séparés pour un fonctionnement à large bande. Notre appareil est intégré, à large bande et possède une plage dynamique énorme, ce qui permet d’utiliser un seul circuit photonique pour différentes plages de fréquences.
De nombreuses applications
La recherche montre que le filtre peut jouer un rôle clé dans les applications modernes de radiofréquence et de micro-ondes, y compris la radio cognitive, les communications multibandes tout spectre et les frontaux programmables à large bande. Avant cette découverte, les circuits photoniques micro-ondes programmables avec de telles fonctions avancées avaient de mauvaises performances. « La programmation polyvalente de la puce peut facilement céder à diverses perturbations telles que la perte, le bruit et la distorsion du signal », explique Marpaung.
Pour éviter cela, les chercheurs utilisent des résonateurs et des interféromètres programmables pour réduire l’impact du bruit et de la distorsion non linéaire tout en fournissant un grand nombre de fonctions de filtrage. Marpaung déclare : « Résoudre le problème du facteur de bruit et de la plage dynamique est l’un des défis les plus difficiles de la photonique micro-ondes. Cette percée prouve que la photonique micro-ondes intégrée peut en effet atteindre des performances très élevées. Cela contribuera à l’adoption de cette technologie dans les systèmes de communication de nouvelle génération. (6G) et les communications par satellite, par exemple. »
Chiffre de bruit record
Les chercheurs ont utilisé un outil spécial – un transformateur dit de modulation – pour ajuster la force et la synchronisation des ondes lumineuses et des signaux de radiofréquence. Cela permet d’améliorer le bruit de la puce et les performances de la plage dynamique.
En combinant ces éléments dans un seul circuit photonique micro-ondes, l’équipe a pu démontrer des fonctions de filtre programmables avec un niveau de bruit record de 15 dB et un filtre coupe-bande radiofréquence avec une plage dynamique ultra-élevée de plus de 123 dB en 1 Bande passante Hz. Ce qui est une gamme similaire aux niveaux de bruit entre un silence complet et un concert de rock.
Plus d’information:
Okky Daulay et al, plage dynamique ultra élevée et filtre photonique micro-ondes intégré programmable à faible bruit, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-35485-x