Čipová revoluce pro 6G sítě a radary: Vědci vyvinuli ultranízkohlučné signály

12. května 2026Inovace

Vědci z Korejského pokročilého institutu vědy a technologie (KAIST) ve spolupráci s profesorem Hansuekem Leem představili průlomovou čipovou fotonickou metodu pro generování mikrovlnných a milimetrových signálů s ultranízkým šumem a vysokou stabilitou. Tato inovace, založená na optických frekvenčních hřebenech (mikrohřebenech), otevírá cestu ke kompaktním a vysoce výkonným frekvenčním zdrojům pro technologie nové generace.

Vysokofrekvenční signály v rozsahu desítek až stovek gigahertzů jsou nezbytné pro rozvíjející se aplikace, jako jsou 6G komunikace, radarové systémy a přesné senzory. Dosažení nízkého šumu a vysoké stability u těchto frekvencí však zůstává zásadní výzvou pro konvenční elektronické zdroje signálu. Tým z KAIST se tomuto problému věnoval ve dvou studiích.

V první studii, publikované v časopise Laser & Photonics Reviews, se výzkumníci zaměřili na dlouhodobou výzvu přenosu stability optické reference na mikrohřeben. Přímá stabilizace je obtížná kvůli absenci detekce posunu nosné obálky u mikrohřebenů s vysokou opakovací frekvencí. K překonání této překážky použili laser s režimovou synchronizací jako přenosový oscilátor a synchronizovali jej s mikrohřebenem pomocí elektrooptického vzorkování. Tento přístup umožnil přímý a robustní přenos stability optické reference na opakovací frekvenci mikrohřebenu, čímž dosáhli frakční frekvenční stability na úrovni 10^-18 a fázového šumu -125 dBc/Hz při 100 Hz offsetu od nosné frekvence 22 GHz. To představuje špičkový výkon a zlepšení o více než 80 dB oproti volně běžícímu mikrohřebenu v režimu nízkých offsetových frekvencí.

Druhá studie, publikovaná v časopise Optica, se zabývala degradací šumového výkonu, která se obvykle projevuje při škálování mikrohřebenů na vyšší opakovací frekvence. Zatímco mikrohřebeny s nižší opakovací frekvencí (velké rezonátory) vykazují lepší šumové charakteristiky, zvyšování opakovací frekvence obecně vede ke zhoršení výkonu. Vědci ukázali, že toto omezení lze překonat pomocí stavů „dokonalého solitonového krystalu“ (PSC), které umožňují násobení opakovací frekvence při zachování nízkých šumových charakteristik původního hřebenu. Díky tomu generovali milimetrové signály na frekvencích 44 GHz a 66 GHz s časovým chvěním řádu 3 femtosekund, což demonstruje, že nízký šum mikrohřebenu na mikrovlnné frekvenci lze zachovat i při škálování na milimetrové frekvence.

Tyto výsledky společně představují dvě klíčové schopnosti: vysoce věrný přenos stability optické reference na čipové mikrohřebeny a zachování nízkého šumového výkonu při škálování frekvence do milimetrového rozsahu. Tato kombinovaná schopnost poskytuje praktickou cestu k vývoji kompaktních fotonických zdrojů signálu, které integrují stabilitu na optické úrovni s vysokofrekvenčním provozem, což je zásadní pro budoucí technologický pokrok.