Quang điện tử là thiết bị đầy hứa hẹn kết hợp các thành phần quang học, hoạt động bằng cách tận dụng ánh sáng, với các thiết bị điện tử, tận dụng dòng điện. Các hệ thống quang điện tử có thể truyền dữ liệu nhanh hơn các thiết bị điện tử thông thường, do đó mở ra những khả năng mới cho sự phát triển của công nghệ truyền thông tốc độ cao.
So sánh hiệu suất của các chiến lược đồng bộ hóa. Tín dụng: Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01349-7
Mặc dù có tiềm năng, việc triển khai quang điện tử cho đến nay vẫn còn hạn chế, một phần là do những khó khăn được báo cáo trong việc đồng bộ hóa các tín hiệu quang học với các tín hiệu của đồng hồ điện tử truyền thống. Những tín hiệu này khó đồng bộ hóa vì các thành phần quang học và điện tử thường hoạt động ở các tần số khác nhau.
Tần số của tín hiệu quang (tức là, thường là hàng trăm gigahertz) thường cao hơn đáng kể so với tần số của mạch điện tử, dao động từ megahertz đến vài gigahertz. Sự không phù hợp về tần số này khiến việc căn chỉnh tần số của hai loại linh kiện trở nên khó khăn, từ đó ảnh hưởng xấu đến độ tin cậy và hiệu quả của quang điện tử.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc Kinh, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và các viện nghiên cứu khác gần đây đã phát triển một loại microcomb trên chip mới, một thiết bị quang học nhỏ có thể tạo ra một chuỗi chính xác các tần số cách đều nhau trải dài trên các bước sóng khác nhau.
Thiết bị này, được mô tả trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Electronics, có thể hoạt động như một chiếc đồng hồ chính xác cho cả linh kiện quang học và điện tử, đồng bộ hóa tín hiệu trên nhiều tần số khác nhau.
"Quang điện tử có thể được sử dụng để phát triển các hệ thống thông tin băng thông rộng và nhanh", Xiangpeng Zhang, Xuguang Zhang và các đồng nghiệp của họ đã viết trong bài báo của họ. "Tuy nhiên, sự không khớp tần số lớn giữa các tín hiệu tổng hợp quang học và đồng hồ điện tử khiến việc đồng bộ hóa các hệ thống quang điện tử trở nên khó khăn.
"Chúng tôi mô tả một microcomb trên chip có thể tổng hợp các tín hiệu tần số đơn và băng thông rộng bao phủ một băng tần rộng (từ megahertz đến hàng trăm gigahertz) và có thể cung cấp đồng hồ tham chiếu cho các thiết bị điện tử trong hệ thống."
So với các phương pháp tiếp cận khác được đề xuất trước đây để đồng bộ hóa tín hiệu trong quang điện tử, microcomb do các nhà nghiên cứu phát triển không yêu cầu cái gọi là xử lý tín hiệu số mạch lạc. Đây là phương pháp để sửa lỗi không khớp trong phần mềm, được biết là đòi hỏi nhiều tính toán và do đó không lý tưởng cho các ứng dụng thực tế.
"Chiến lược đồng bộ hóa của chúng tôi, liên kết các tín hiệu tổng hợp quang học và thiết bị điện tử, có thể cung cấp độ chính xác thao tác tín hiệu và truyền dữ liệu mà không cần xử lý tín hiệu số mạch lạc", các nhà nghiên cứu viết. "Để minh họa khả năng của phương pháp này, chúng tôi tạo ra một hệ thống cảm biến và truyền thông không dây dựa trên bộ phát dựa trên microcomb dùng chung".
Để đánh giá tiềm năng của microcomb, nhóm nghiên cứu đã sử dụng nó để phát triển một thiết bị không dây quang điện tử mới có thể được sử dụng cho cả mục đích cảm biến và truyền thông. Trong hệ thống này, microcomb đóng vai trò là máy phát, tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền dữ liệu và cảm biến từ xa.
Những phát hiện trong quá trình đánh giá của nhóm nghiên cứu rất hứa hẹn, nhưng microcomb của họ có thể sớm được cải thiện hơn nữa. Ví dụ, sử dụng các bộ dò quang có băng thông lớn hơn, microcomb có thể tạo ra tần số trải dài trên toàn bộ băng tần vi sóng và terahertz.
Một lợi thế chính của thiết bị mới do các nhà nghiên cứu tạo ra là nó cho phép tốc độ lặp lại cao, đồng thời tiêu thụ ít điện năng hơn so với các phương pháp đồng bộ hóa điện tử thông thường. Trong tương lai, microcomb có thể được cải tiến hơn nữa và được sử dụng để đồng bộ hóa tín hiệu trong các hệ thống quang điện tử khác, có khả năng góp phần vào việc áp dụng rộng rãi trong tương lai.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
