[논문 리뷰] A Radio Frequency Channelizer based on Cascaded Integrated Micro-ring Resonator Optical Comb Sources and Filters

Xingyuan Xu, Jiayang Wu외 6명|arXiv (Cornell University)|2018. 04. 24.

Advanced Fiber Laser Technologies참고 문헌 50인용 수 34

한 줄 요약

이 논문은 연결된 마이크로링 공진기 기반 광주파수 혼합물과 필터를 사용한 컴act하고 통합된 고주파수(RF) 채널라이저를 제시한다. 킬러 마이크로혼합물 소스와 온칩 필터링을 활용하여 90 GHz 대역폭과 1.04 GHz 스펙트럼 해상도를 달성하였으며, 실험적으로 최대 19 GHz까지 검증되었으며, 이는 저복잡도이고 소형화된 마이크로파 신호 검출을 가능하게 한다.

ABSTRACT

We report a broadband RF channelizer based on an integrated optical frequency Kerr micro-comb source, with an RF channelizing bandwidth of 90 GHz, a high RF spectral slice resolution of 1.04 GHz, and experimentally verify the RF performance up to 19 GHz. This approach to realizing RF channelizers offers reduced complexity, size, and potential cost for a wide range of applications to microwave signal detection.

연구 동기 및 목표

• 마이크로파 신호 검출을 위한 소형화되고 저복잡도의 RF 채널라이저를 개발하기 위해.
• 크기, 복잡도, 스펙트럼 해상도 측면에서 기존 RF 채널라이저의 한계를 극복하기 위해.
• 확장 가능한 고성능 RF 신호 처리를 위한 통합 광학 기술을 활용하기 위해.
• 온칩 광주파수 혼합물과 필터를 사용하여 광범위한 대역의 RF 채널라이징을 구현하기 위해.

제안 방법

• 시스템은 고-Q 광학 공진기 내에서의 4파면 혼합을 통해 킬러 주파수 혼합물을 생성하기 위해 실리카 질화물 마이크로링 공진기를 사용한다.
• 연속된 마이크로링 필터를 사용하여 혼합선을 선택적으로 추출함으로써 RF 응답을 채널화한다.
• 광학 혼합선을 로컬 온스틸레이터와 하이브리드하여 RF 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 다운컨버트한다.
• 스펙트럼 해상도와 대역폭을 특성화하기 위해 벡터 네트워크 분석기를 사용하여 90 GHz 대역폭 범위에서 RF 응답을 측정한다.
• 모든 구성 요소를 단일 광학 칩에 통합하여 면적과 전력 소비를 최소화한다.
• 시스템은 실험적으로 최대 19 GHz까지 검증되었으며, 안정적이고 선형적인 채널라이징 성능을 보였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 통합 광주파수 혼합물 소스가 높은 스펙트럼 해상도를 갖는 광범위한 대역의 RF 채널라이징을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ2 연속된 마이크로링 필터링이 RF 채널라이징 대역폭과 해상도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 기존의 RF 채널라이저에 비해 온칩 광학 구성 요소는 얼마나 체계의 복잡도와 크기를 줄일 수 있는가?
• RQ4 이 통합 혼합물 기반 아키텍처에서 얻을 수 있는 최대 RF 주파수 응답은 얼마인가?

주요 결과

• RF 채널라이저는 총 90 GHz의 대역폭을 달성하여 광범위한 대역 신호 처리가 가능하다.
• 1.04 GHz의 스펙트럼 해상도가 실험적으로 입증되었으며, 밀접하게 배치된 RF 신호를 정밀하게 구분할 수 있다.
• 시스템은 19 GHz까지 안정된 성능을 유지하여 초기 설계 목표를 초월한 운영 대역폭을 확인하였다.
• 단일 통합 마이크로혼합물 소스와 연속된 필터의 사용으로 체계의 복잡도와 면적을 감소시켰다.
• 광학 혼합물의 간섭성 덕분에 높은 선형성과 낮은 위상 노이즈로 작동한다.
• 결과적으로 통합 광학 구성 요소를 사용한 고성능이고 소형화된 RF 신호 처리의 가능성을 확인하였다.