Фотоніка та новий мобільний зв'язок 5G

  

 

5G — це п'яте покоління мобільного зв'язку, що забезпечує швидкість інтернету до 20 Гбіт/с, мінімальну затримку (пінг 1–4 мс) та підтримку мільйона пристроїв на квадратний кілометр. В Україні з 2026 року технологія працює в режимі пілотних тестувань у Львові, Бородянці, Харкові та Києві. 

Основні характеристики

• Швидкість: до 10–20 Гбіт/с для станцій та від 100 Мбіт/с для абонентів.

• Затримка (пінг): 1–4 мілісекунди (важливо для медицини та транспорту).

• Щільність мережі: до 1 000 000 пристроїв на 1 км² для Інтернету речей (IoT).

• Частотні діапазони: FR1 (600–6000 МГц) та високошвидкісний FR2 / mmWave (24–100 ГГц)

Монолітний інтегрований фотонний мікрохвильовий фільтр є ключовим елементом для систем зв'язку 5G/6G, радарів нового покоління, військової радіоелектронної боротьби та космічного зв'язку, де критично важливі мала вага, компактність та надшвидка обробка сигналів.  Варіанти матеріальної платформи. Кремнієва фотоніка, ніобат літію на ізоляторі (LNOI) або фосфід індію InP).

Монолітний інтегрований фотонний мікрохвильовий фільтр

Задоволення зростаючого попиту на ємність бездротових мереж вимагає використання вищих областей радіочастотного спектру, зменшення розміру комірок, а також створення більш компактних, гнучких та енергоефективних базових станцій, здатних плавно взаємодіяти між радіо- та оптоволоконними сегментами. Повнофункціональні мікрохвильові фотонні чіпи є перспективними кандидатами у спробах досягти цих цілей. В останні роки було повідомлено про багато інтегрованих мікрохвильових фотонних чіпів у різних технологіях. Наскільки нам відомо, жоден з них не інтегрував монолітно всі основні активні та пасивні оптоелектронні компоненти. Тут ми повідомляємо про першу демонстрацію настроюваного мікрохвильового фотонічного фільтра, який монолітно інтегрований у чіп з фосфіду індію. Реконфігурований радіочастотний фотонний фільтр містить усі необхідні елементи (наприклад, лазери, модулятори та фотодетектори), а його характеристику можна налаштувати за допомогою керуючих електричних струмів. Це важливий крок у демонстрації доцільності інтегрованих та програмованих мікрохвильових фотонних процесорів.

Інтегрований фотонний мікрохвильовий фільтр (MWP-фільтр) — это високоефективний радіочастотний пристрій, який обробляє НВЧ-сигнали (мікрохвилі) за допомогою оптичних компонентів, інтегрованих на одному чипі. Замість традиційної електронної обробки, такий фільтр перетворює радіосигнал в оптичний домен, фільтрує його за допомогою фотонних структур і детектує назад в електричний вигляд. 

Основні переваги

• Надширокий діапазон частот: Робота на частотах від одиниць до сотен гігагерц (ГГц), що недоступно для класичної електроніки. 

• Гнучке переналаштування: Можливість миттєво змінювати центральну частоту та смугу пропускання за допомогою керування струмом або напругою. 

• Стійкість до перешкод: Оптична обробка повністю імунна до електромагнітних навадок та інтерференції. 

• Мініатюризація: Об'єднання лазерів, модуляторів, резонаторів і фотодетекторів на одній напівпровідниковій підкладці (наприклад, фосфід індію, ніобат літію або кремній)