一种新型可重构射频滤波器

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）光子学系统实验室的研究人员想出了一种不需要外部设备就可以重新配置微波光子滤波器的方法。这为制作更紧凑、更环保的过滤器铺平了道路，这种过滤器将更实用、更便宜。潜在的应用包括探测和通信系统。研究人员的这项发现最近发表在《自然通讯 Nature Communications》上。

光子看起来将在无数的任务中取代电子，因为它们移动更快，消耗更少的能量。这些微小的光粒子还有一个额外的好处，那就是它们的频率范围比电子大1000到10000倍。所以用光而不是电来操纵微波能给你一个更宽的工作带宽。光子学在通信系统、物联网和波束形成（天线系统中使用的一种信号处理方法）中特别有用。但目前，微波光子系统仍无法在计算机芯片上产生光脉冲，这一发展将使芯片更环保、更便宜、更实用。瑞士洛桑联邦理工学院光子学系统实验室的研究人员刚刚在这一领域取得了重大突破：他们开发了可重构射频滤波器，无需庞大的外部设备就能产生高质量的微波。通过在一个微型计算机中产生两个脉冲之间的干扰，他们能够精确地控制脉冲，以便重新配置输出的射频。

将光源集成到芯片中

微波光子滤波器将输入的射频转换成光信号，然后由光子器件处理以提取信息。一种光感受器，它将信号转换回射频。早在今年4月，另一个瑞士洛桑联邦理工学院实验室K-Lab的研究人员成功地在氮化硅芯片上产生了不同类型的微米梳，以产生高质量的孤子脉冲信号。在实验室里，研究人员可以用光脉冲系统来重新配置更灵活的线性信号系统。 

“这些比硬币还小的芯片所使用的技术是基于光与周围环境的相互作用。信号的波长可以通过改变光源或改变它通过的光通道的形状或材料来改变。”光子学系统实验室的负责人Camille Brès解释说：“使用一种可以组合多种波长的光源意味着我们可以保持滤光片的结构相当简单。如果我们可以通过改变光脉冲来重新配置频率，我们就不必改变物理支持。”研究人员的主要成就是他们能够用微型片上光学谐振器取代笔记本电脑大小的光发生器，利用激光脉冲产生完美的孤子。

改变输出频率

“为了使这些滤波器用于各种应用，它们还需要能够改变输出的射频。电流滤波器需要可编程的脉冲形状来设置输出频率和改善波的质量，这使得系统变得复杂，很难上市，”该研究的主要作者、光子学系统实验室的博士生Jianqi Hu说。为了克服这一障碍，研究人员通过改变两个孤子之间的角度来产生片上干扰，他们能够重新配置滤波器频率。这一突破意味着这些系统可以完全便携，并可与5G和太赫兹波一起使用。

原文链接：https://phys.org/news/2020-09-reconfiguring-microwave-photonic-filters-external.html