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城大研發全球領先的微波光子芯片 可作超高速訊號處理

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2024-02-29 18:03 | 稿件來源:香港新聞網

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香港新聞網2月29日電  香港城市大學電機工程學系王騁教授領導的研究團隊,開發出全球領先的微波光子芯片,能運用光學進行超快模擬電子訊號處理及運算。

(左起)馮寒珂、王騁教授及葛通。香港城市大學供圖

這種芯片比傳統電子處理器的速度快1,000倍、耗能更低,且應用範圍廣泛,涵蓋5/6G無線通訊系統、高解析度雷達系統、人工智能、計算機視覺,以及圖像/視頻處理。

團隊的研究成果剛在權威學術期刊《自然》上發表,題為“集成鈮酸鋰微波光子處理引擎”。該研究與香港中文大學的學者合作進行。

團隊開發出全球領先的微波光子芯片,能運用光學進行超快模擬電子訊號處理及運算。

無線網絡、物聯網與雲端服務的快速擴展,對底層射頻系統產生巨大需求。微波光子技術使用光學元件以產生、傳輸和調控微波訊號,為應對這些挑戰提供有效解決方案。然而,集成微波光子系統一直難以同時實現晶片集成、高保真度及低功耗的超高速模擬訊號處理。

王教授說:“為了解決這些難題,我們的團隊開發了集成微波光子系統,將超快電光轉換模塊與低損耗、多功能訊號處理模塊同時結合在一塊芯片上,這是前所未有的成果。”

能達致這種卓越效能,是透過基於薄膜鈮酸鋰平台的集成微波光子處理引擎,該平台能執行模擬訊號的多用途處理及計算工作。

電機工程學系博士生、論文的共同第一作者馮寒珂說:“這種芯片可進行高速模擬計算,具有67吉赫茲的超寬處理頻寬和極高的計算精確度。”

這種芯片應用範圍廣泛,涵蓋5/6G無線通訊系統、高解析度雷達系統、人工智能、計算機視覺,以及圖像/視頻處理。

香港城市大學供圖

研究團隊多年來致力研究集成鈮酸鋰光子平台。2018年,他們與哈佛大學及諾基亞貝爾實驗室的同行合作,在鈮酸鋰平台上開發了全球首個電壓與互補式金氧半導體(CMOS)芯片兼容的集成電光調制器,為這次的研究突破奠定基礎。鈮酸鋰又稱為“光子學之硅”,因其對光子學的重要性堪比微電子學中的硅。

團隊的研究成果不僅開闢了新的研究領域,即鈮酸鋰微波光子學,使微波光子芯片更小巧、具高訊號保真度與低延遲性能,也是芯片級模擬電子處理與運算引擎的突破。

論文的共同第一作者是馮寒珂及葛通(電機工程學系本科生),通訊作者是王教授。其他共同作者包括電機工程學系博士畢業生郭小青博士;博士後陳朝夕博士、張珂博士、朱廈博士(亦任職於北京工業大學)、孫文釗博士(現任職於城大(東莞));博士生張依文,以及香港中文大學的學者(王本善、黃超然教授及袁奕萱教授)。  (完)

【編輯:陳偉根】

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