Pesquisadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST), liderados pelo Dr. Changmin Ahn e pelo professor Jungwon Kim, em colaboração com o professor Hansuek Lee, anunciaram um avanço significativo na geração de sinais de micro-ondas e ondas milimétricas com ultrabaixo ruído. A inovação utiliza uma abordagem fotônica em escala de chip baseada em microcombs ópticos e pode revolucionar tecnologias de comunicação, radares e sensores de precisão.
Sinais de alta frequência na faixa de dezenas a centenas de gigahertz são essenciais para aplicações emergentes como comunicações 6G e sensores avançados. Alcançar estabilidade e baixo ruído nesses níveis de frequência tem sido um desafio persistente para as fontes eletrônicas convencionais.
A pesquisa foi publicada nas revistas Laser & Photonics Reviews e Optica e apresenta soluções inovadoras para superar essas limitações. Um dos estudos resolveu a dificuldade de transferir a estabilidade de uma referência óptica para um microcomb.
O problema central era a ausência de detecção de deslocamento de portadora em microcombs de alta taxa de repetição. Os cientistas utilizaram um laser com bloqueio de modos como oscilador de transferência sincronizado por amostragem eletro-óptica.
Essa técnica permitiu alcançar uma estabilidade de frequência fracionária no nível de 10-18. O desempenho incluiu um ruído de fase de -125 dBc/Hz a 100 Hz de desvio de um portador de 22 GHz.
Outro estudo abordou a degradação do desempenho de ruído ao escalar microcombs para taxas de repetição mais altas. Microcombs de baixa repetição apresentam melhores características de ruído, enquanto o aumento da taxa geralmente compromete a performance.
Os pesquisadores demonstraram que estados de cristal de solitons perfeitos permitem a multiplicação da taxa de repetição sem sacrificar as características de baixo ruído do microcomb original. Com isso, foi possível gerar sinais de ondas milimétricas a 44 GHz e 66 GHz com um desvio temporal de apenas 3 femtossegundos.
Esses avanços estabelecem a transferência de estabilidade de referência óptica para microcombs em escala de chip. Eles também garantem a preservação do desempenho de baixo ruído durante a escalabilidade para frequências mais altas.
Segundo o Phys.org, as descobertas abrem caminho para fontes de sinal compactas que combinam estabilidade óptica com operação em alta frequência. As inovações possuem potencial para impactar profundamente as tecnologias de ponta em todo o mundo.
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