悉尼大学的研究人员将光子滤波器和调制器组合在单个芯片上，使他们能够精确检测宽带射频频谱上的信号。这项工作使光子芯片更接近有朝一日，有可能取代光纤网络中体积更大、更复杂的电子射频芯片。
悉尼团队利用了受激布里渊散射技术，该技术涉及将某些绝缘体中的电场转换为压力波。2011年，研究人员报告说，布里渊散射具有高分辨率滤波的潜力，并开发了新的制造技术，将硫系布里渊波导结合在硅芯片上。2023 年，他们设法在同一类型的芯片上结合了光子滤波器和调制器。该团队在11月20日发布在《自然通讯》上的一篇论文中报告说，这种组合使实验芯片的光谱分辨率为37兆赫兹，带宽比以前的芯片更宽。
“调制器与这种有源波导的集成是这里的关键突破，”荷兰特温特大学的纳米光子学研究员David Marpaung说。Marpaung十年前与悉尼小组合作，现在领导他自己的研究小组，该小组正在采取不同的方法，以寻求在微小的封装中实现宽带，高分辨率的光子无线电灵敏度。Marpaung说，当有人在100千兆赫兹频段上达到低于10 MHz的频谱分辨率时，他们将能够取代市场上笨重的电子射频芯片。这种芯片的另一个优点是，它们可以将射频信号转换为光信号，以便通过光纤网络直接传输。这场比赛的获胜者将能够进入电信提供商和国防制造商的巨大市场，他们需要能够可靠地导航复杂射频环境的无线电接收器。
“硫族化物具有非常强的布里渊效应;这很好，但仍然存在一个问题，即这是否可扩展......它仍然被视为一种实验室材料，“Marpaung说。悉尼研究小组必须找到一种新方法，将5平方毫米封装中的硫族化物波导安装到标准制造的硅芯片中，这并非易事。2017年，该小组想出了如何将硫族化物组合到硅输入/输出环上，但直到今年，才有人用标准芯片管理这种组合。
其他研究小组正在研究可能提供类似性能的不同材料。例如，铌酸锂具有比硅更好的调制器特性，Marpaung在仍在进行同行评审的工作中表明，铌酸锂可以通过布里渊散射提供类似的高分辨率滤波。由耶鲁大学的彼得·拉基奇领导的另一个小组去年表明，纯硅波导和芯片组合可以在6 GHz频段上实现2.7 MHz的滤波。这项工作没有集成调制器，但它暗示了一种可能更简单的制造路径，涉及更少的材料。
也就是说，悉尼团队的方法可能需要比硅更好的声学性能。研究人员已经知道布里渊效应已有100多年的历史，但近几十年来又引起了人们的兴趣。过去，研究人员在重新传输信息之前用它来将信息存储在光脉冲中，这是一种避免将光转化为电能并再次返回的技巧。
当然，集成光子芯片的梦想有许多活动部件。悉尼的研究人员写道，其他人制造的调制器正在快速改进，这也将有助于他们的技术。相关技术的其他进步可能有利于其他一些致力于集成光子芯片的团队。“如果你解决了集成问题、性能问题和实用性问题，你就会得到市场的认可，”Marpaung说。
