Radiosignalen boetseren met licht

Zij presenteren hun ‘microwave photonic spectral shaper’ in het vakblad APL Photonics.

Om radiosignalen te bewerken voor bijvoorbeeld 5G mobiele communicatie, radar of het toekomstige 6G, is het belangrijk om scherp te kunnen filteren of andere bewerkingen uit te voeren om de signalen in de juiste vorm te krijgen. Het is steeds aantrekkelijker geworden om deze bewerkingen met licht te doen en fotonische schakelingen. Je zet dan de radiosignalen om in licht, de bewerkingen worden gedaan op een programmeerbare fotonische chip en vervolgens worden ze terugvertaald naar radiosignalen. Dat klinkt als een nodeloos ingewikkelde omweg, maar het is dé manier om de flexibiliteit van fotonica in te zetten. Toch is de eerste stap, waarin radiosignalen worden omgezet in licht, nog een bottleneck. Dit heet ook wel optische modulatie. De ‘spectral shaper’ die de UT-wetenschappers nu laten zien, maakt de omzetting eenvoudiger.

Kneden

De chip gaat het signaal eerst ontleden in de verschillende elementen – zoals de zijbanden die horen bij een bepaalde frequentie. Die verschillende delen gaan dan afzonderlijk door het fotonische circuit, worden ‘in vorm gekneed’ en zodra de gewenste bewerking klaar is, wordt het weer terugvertaald naar radio. Al deze processen vinden op een silicium chip plaats met componenten zoals ringvormige resonatoren en filters die allemaal elektronisch programmeerbaar zijn. Uiteindelijk vertaalt een hoge-snelheid lichtdetector het signaal weer terug naar radiogolven.

"Onze nieuwe spectral shaper kan aan de basis staan van een hele ‘range’ van complexe bewerkingen die we kunnen uitvoeren op radiosignalen, dankzij programmeerbare fotonica", zegt prof. David Marpaung, die de groep Nonlinear Nanophotonics leidt aan de Universiteit Twente, onderdeel van het MESA+ Instituut.

Recente publicaties laten zien dat een fotonische chip kan dienen als een soort Zwitsers zakmes om verschillende bewerkingen uit te voeren op radiosignalen

De chip die de onderzoekers uit Twente, Sydney en Gent presenteren in dit paper, is gemaakt met silicium fotonica-technologie door Imec in België. De komende generaties zullen worden geproduceerd in siliciumnitride technologie – dat is de belangrijkste fotonische maaktechnologie van het Mesa+ NanoLab van de UT.