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DARPA将研发数字光学合成器芯片 可实现太比特级通信

2014-05-06 11:34
FlappyBird
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  据美国DARPA网站日前报道,在1940年代,研究人员就已经掌握了精确控制微波频率的方法,可使无线电波能够从相对低保真的振幅调制(AM)转换到高保真的频率调制(FM)。这一成就被称为微波频率合成,进一步催生了许多先进的技术,例如无线通信、雷达、电子对抗以及精确计时等技术在今天依然是关键的军事技术。目前的光通信技术采用与上世纪四十年代AM收音机相似的原理。由于光频率比微波高1000倍左右,难以精确地控制其频率,但正因为其频率较高,光通信及相关应用也具有比微波通信带宽大1000倍的潜力。

  随着政府和商业领域对通信带宽要求的持续提高,美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动了“芯片式直接数字光学合成器”(Direct On-chip Digital Optical Synthesizer)项目,目标是像1940年代利用电磁波那样挖掘光波的潜能。目前的光学频率合成只能在实验室内进行,需要有昂贵的设备支持。如果该项目获得成功,芯片大小的微型光学合成器将能使军用电子系统实现太赫兹频率下的高速通信。

  DARPA项目经理罗伯特介绍说,“该项目的目的是研制出光学频率合成器,并使其像今天的微波合成器一样普及。当然,项目会遇到一些艰巨的挑战,但DARPA的合作伙伴(包括POEM, Quasar, ORCHID, PULSE,E-PHI以及其它先进实验室或研究机构 )的参与让我们对研制出价格便宜、功耗小的微型光学频率合成器芯片充满信心。 ”

  基本概念是在芯片上制造一个可发射激光的“调节箱”,激光的频率可以像国防部或其他用户所使用的电子系统中的微波一样可实现精确的频率控制。如果芯片的光学频率精确可控,那么就能够以很低的成本实现许多先进的应用。

  · 高带宽(太比特每秒,Tbps)光学通信;

  · 增强的化学光谱、毒素检测和识别设备;

  · 升级的光探测与测距(LiDAR)能力;

  · 高性能原子钟和惯性定位、导航和计时装置;

  · 高性能光谱分析能力。

  例如,集成到芯片上的数字光学频率合成器能够将化学传感器的探测精度提高6个数量级,同时还能大幅降低成本、减小体积、降低功率需求。这些性能的提升将使人们能够从更远的距离外、以更高的灵敏度探测到化学品生产设施。

  该项目分为3个阶段,总共将持续42个月。阶段1将利用小尺寸、低成本、低功耗(SWaP)的电子元器件在实验室环境下实现光学频率合成演示;阶段2将进行集成光电部件演示;阶段3将进行集成光学频率合成器的演示和各项性能指标验证。

  DARPA于2014年4月28日在弗吉尼亚州阿灵顿市为该项目举行工业简报会,向业界征求设计方案。

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