Спрос на передачу данных растет экспоненциально. Миллиметровый диапазон (30–300 ГГц) предлагает огромную неиспользуемую полосу пропускания, которая может стать основой для сетей 6G. Главная проблема — генерация таких частот с высокой стабильностью и точностью, необходимой для надежной связи и измерений.

Команда ученых из разных стран сгенерировала миллиметровые волны при помощи «радужной» микрогребенки, точно упорядоченного набора световых частот, напоминающего цвета радуги, но находящегося за пределами видимого человеческим глазом диапазона. Обычные микрогребенки генерируют одну частоту, но тут исследователям удалось получить систему, которая производит сразу несколько стабильных частот одновременно, сообщает Scitech Daily.

«По сути, мы создали невероятно точную и стабильную „радугу на чипе“: петля обратной связи многократно возвращает свет в чип, позволяя этим состояниям эффективно нарастать, возникать самопроизвольно и сохранять стабильность даже при внешних возмущениях системы, — отметил Люк Питерс. — — К тому же система отличается исключительной надежностью. Мы даже проводили эксперименты, когда люди прыгали рядом с ней, но микрогребенка сохраняла стабильность».

Также исследователи продемонстрировали возможность регулировки отдельных частот, усиливая одни частоты и ослабляя другие. После преобразования частот в сигналы миллиметрового диапазона точность и стабильность оптической микрогребенки сохранялись.

Следующая задача ученых — повышение стабильности и миниатюризация. Хотя сам чип размером с рисовое зерно, вся установка сейчас занимает лабораторный стол. Разработчики собираются уменьшить систему до размеров обувной коробки, снизив энергопотребление. Тогда ее можно будет размещать на спутниках, что открывает путь к глобальным высокоточным системам синхронизации и связи.

Кроме связи, миллиметровые волны могут использоваться для сверхточного измерения времени — основы квантовых технологий. Команда уже сотрудничает с Национальной физической лабораторией (NPL) для изучения возможностей системы в навигации и позиционировании.

Частотные гребенки используют для обнаружения и идентификации химических веществ, но оборудование зачастую требовалось громоздкое, не подходящее для дистанционных датчиков и портативных спектрометров. В прошлом году группа исследователей из США представила компактное, полностью интегрированное устройство, генерирующее стабильную частотную гребенку с очень широкой полосой пропускания.