可重構的基於孤波的射頻光子濾波器及其底層微納生成示意圖
瑞士洛桑聯邦理工學院光子系統實驗室的研究人員發明了一種無需外部設備就能重新配置微波光子的濾波器。這為更緊湊、更環保的濾波器鋪平了道路，這些濾波器將更實用、更便宜。潛在的應用包括檢測和通信系統。
光子將在無數任務中取代電子，因為它們移動速度更快，消耗的能量更少。這些微小的光粒子還有一個好處，那就是出奇的靈活，它們的頻率範圍是電子的1000到10000倍。因此，使用光而不是電來操縱微波，可以為技術人員提供更廣闊的帶寬。微波光子在通信系統、物聯網和波束成形中特別有用。但目前，微波光子系統仍然不能在計算機芯片上產生光脈衝。
卡米爾·佈雷斯和胡建奇
洛桑聯邦理工學院光子系統實驗室的研究人員剛剛在這一領域取得了重大突破：他們開發出了可重構的射頻濾波器，可以在不需要笨重的外部設備的情況下產生高質量的微波。通過在微蜂窩內的兩個脈衝之間產生干擾，他們能夠準確地控制脈衝，以便重新配置出射頻。
將光源集成到芯片中
基於TSM的射頻濾波器概念驗證實驗
微波光子濾波器將傳入的射頻轉換成光信號，然後由光子器件處理，以提取信息。一個光感受器將信號轉換回射頻。今年4月，洛桑聯邦理工學院的另一個實驗室的研究人員就成功地在氮化硅芯片上生成了不同類型的微梳子，以產生高質量的孤波脈衝信號。剩下的就是證明這些脈衝信號可以用來重新配置微波，而且該系統與之前更為笨重的設備一樣靈活、線性、光譜純淨、無噪音，這正是光子系統實驗室的研究人員優化芯片的目的。
這些比硬幣還小的芯片所採用的技術是基於光與周圍環境的相互作用。信號的波長可以通過改變光源或改變其通過的光通道的形狀或材料來修改。
光子系統實驗室的卡米爾·佈雷斯解釋說："使用一個可以結合多個波長的光源意味著我們可以讓過濾器的結構相當簡單。" 研究人員能夠用微型片上光學諧振器取代筆記本電腦大小的光發生器，利用激光脈衝產生完美的孤波。
改變輸出頻率
單溶子/PSC光譜及其相應的射頻光子濾波器
這些濾波器要想在各種應用中投入實際使用，還需要能夠改變出射頻率。
光子系統實驗室的博士生、該研究的主要作者胡建奇說："目前的濾波器需要通過可編程的脈衝形狀來設置出射頻率和改善波質量，這使得系統複雜且難以投入使用。"為了克服這一障礙，研究人員在兩個孤波之間產生片上干擾，通過修改它們之間的角度，使其能夠重新配置濾波器頻率。這一突破意味著這些系統可以做到完全便攜，並與5G和太赫茲波一起使用。
《自然·通訊》發表了這項研究成果。
