Разработка китайских исследователей демонстрирует потенциальный путь преодоления фундаментальных ограничений современной беспроводной связи.
Проблема традиционных систем заключается в их привязке к конкретным частотным диапазонам, где для каждого диапазона требуются уникальные конструктивные решения и компоненты. Это создает технологический барьер для создания универсальных устройств, способных гибко работать по всем спектром доступных частот.
Новый подход основан на использовании тонкопленочных фотонных материалов на основе ниобата лития, которые позволяют интегрировать оптические и электронные функции в одном чипе. Исследовательская группа разработала архитектуру интегрированного оптоэлектронного генератора, использующего высокоточные оптические микрокольцевые резонаторы. Эти микрокольца выполняют функцию точного механизма выбора и стабилизации частоты, генерируя сигналы с низким уровнем шума в широком диапазоне — от 0,5 ГГц до 115 ГГц.
Ключевым преимуществом данной системы стала возможность гибко перестраивать центральные частоты. Такая перестройка позволяет устройству адаптироваться к различным условиям передачи: использовать высокочастотные диапазоны для достижения максимальной скорости или низкочастотные для обеспечения надежной связи на больших расстояниях. Это решает классическую проблему выбора между пропускной способностью и зоной покрытия.
Экспериментальные результаты показали возможность достижения скорости беспроводной передачи данных, превышающей 120 Гбит/с, что соответствует прогнозируемым требованиям для систем связи шестого поколения. Важно отметить, что система демонстрирует стабильную производительность по всему частотному диапазону без характерного для традиционных систем ухудшения качества сигнала на высоких частотах. Это открывает возможности для эффективного использования терагерцового диапазона, рассматриваемого как основной ресурс для будущих сетей.
Технология также решает проблему фазового шума, которая особенно проявляется в высокочастотных диапазонах при использовании традиционных умножителей частоты. Оптоэлектронный синтез сигнала принципиально исключает накопление шума, характерное для каскадных электронных схем. Разработка может найти применение не только в системах связи, но и в радиолокации, спектроскопии и других областях, требующих работы в широком частотном диапазоне с высокими характеристиками стабильности сигнала.