Новый фотонный чип для 6G позволит встроить сверхточный радар в гаджет

Исследователи из Городского университета Гонконга (CityUHK) совершили настоящий прорыв, сумев интегрировать в чип фотонный радар миллиметрового диапазона. Устройство отличается компактными размерами и обеспечивает беспрецедентно высокую точность.

Разработка описана в журнале Nature Photonics. Она стала важной вехой на пути к созданию интегрированных сетей связи и зондирования с использованием более совершенных технологий шестого поколения (6G).

Радары миллиметрового диапазона и фотонная интеграция

В наступающей эре 6G от радаров миллиметрового диапазона ожидается большое будущее, поскольку они смогут с высокой точностью сканировать окружающее пространство, будучи встроенными прямо в гаджеты. Традиционные радарные технологии ограничены компромиссом между частотой и полосой пропускания — и тут команде удалось найти революционное решение.

В их разработке радиолокационные сигналы генерируются и обрабатываются в оптической форме, что позволяет использовать широкую полосу пропускания, характерную для фотонных систем. Благодаря применению передовых технологий интегральной фотоники, основную систему удалось уменьшить до размеров меньше монеты.

«Наша работа демонстрирует первый интегрированный фотонный радар, способный работать в миллиметровом диапазоне и обладающий на сегодняшний день наивысшей разрешающей способностью среди всех подобных чипов Это важная веха в развитии фотонной радиолокации», — говорит профессор Чэн Ван с факультета электротехники CityUHK, руководивший исследованием.

Технические детали и коммерческий потенциал

Система работает в V-диапазоне миллиметровых волн (центральная частота 45 ГГц) с полосой пропускания 10 ГГц. Инверсное радиолокационное синтезирование апертуры обеспечивает исключительную точность измерения дальности, скорости и построения радиолокационных изображений. Прорыв состоит в том, что на одном кристалле разместили генератор и приемник, обрабатывающий отраженные сигналы, что сделало ненужными дорогостоящие высокоскоростные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи. Интеграция стала возможной благодаря инновационной платформе на основе тонкопленочного ниобата лития, которую долгие годы совершенствовали в CityUHK.

Достижения гонконгских ученых не ограничиваются выдающимися техническими характеристиками новинки. Они построили прототип и испытали его, измерив форму и размеры игрушек, а также расстояния до них; в отдельном эксперименте оценили скорость движения игрушечной машинки. Самое важное — практическая реализация технологии показала ее пригодность к серийному выпуску на четырехдюймовых пластинах.

«Грядущие сети 6G потребуют не только увеличения скорости передачи данных, но и способности к высокоточному сканированию окружающей среды, Наше решение обеспечивает высокое разрешение и ситуационную осведомленность в реальном времени, открывая новые возможности для систем мониторинга в помещениях, автоматического вождения и контроля жизненно важных показателей», — заключил Ван.