A fotônica de silício ajudará a aumentar a precisão das plataformas de RF para alturas inimagináveis

No futuro, o coração de cada smartphone será uma pequena lanterna LED. Parece ridículo, mas é assim que figurativamente se pode apresentar o resultado da pesquisa no campo da transferência de geradores de referência de oscilações de radiofrequência para a esfera da fotônica de silício. Este é um novo programa da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), que desenvolverá geradores de RF fotônicos de baixo ruído.

Fonte da imagem: DARPA

A agência anunciou o lançamento do programa GRYPHON (Generating RF with Photonic Oscillators for Low Noise) ou, em russo, geração de radiofrequência em geradores fotônicos para reduzir o ruído. Em primeiro lugar, estamos falando de reduzir o ruído de fase, cuja aparência se deve à imperfeição dos componentes de radiofrequência e à dependência de suas características do estado do ambiente.

Não importa o quanto os desenvolvedores tentem, o sinal de saída de RF dos osciladores de referência está longe de ser uma onda senoidal perfeita. Algumas distorções – jitter de fase e outras – permanecerão no sinal de saída e afetarão a precisão de sintonia, a largura da faixa de operação e introduzirão distorções, por exemplo, na precisão dos sistemas de radar. A transferência da geração de referência para sistemas fotônicos integrados reduzirá a dependência de condições externas e, em primeiro lugar, da influência de emissões de rádio estranhas.

O primeiro foco técnico do programa GRYPHON será o desenvolvimento de protótipos de baixo ruído, compactos e resistentes à frequência, capazes de fornecer um sinal de saída na faixa de 1-40 GHz. A principal diretriz é a rápida implementação por organizações militares e comerciais. O sucesso do programa também dependerá da comprovação da sustentabilidade ambiental e da demonstração de um roteiro para produção nacional de alto volume e baixo custo. O programa incluirá Honeywell, Nexus Photonics, BAE Systems, Caltech e hQphotonics.

A segunda direção do programa GRYPHON será encontrar métodos avançados que forneçam ruído de fase ainda mais baixo ou sintonização ultra-ampla para criar futuras arquiteturas de osciladores de RF. Isso, em particular, será feito por equipes da Universidade de Columbia e da Universidade da Virgínia, que ampliarão os limites no campo da integração de materiais e sistemas.

«A fotônica integrada não linear abre o caminho para alcançar um desempenho incrível do oscilador enquanto reduz o tamanho do sistema em ordens de magnitude”, disse o Dr. Gordon Keeler, Gerente de Programa da Divisão de Tecnologia de Microsistemas da DARPA. “Além das vantagens de custo e tamanho, as abordagens ópticas integradas podem fornecer ajuste multibanda e estabilidade ambiental. Se nossas equipes forem bem-sucedidas, isso poderá ter um impacto muito amplo”.