Electronic-Photonic Integrated Circuits for Wireless THz Communication [EPIC-COM]

用于无线太赫兹通信的电子光子集成电路 [EPIC-COM]

基本信息

项目摘要

This proposal targets research on a scalable THz communication system with a large number of elements towards a massive phased-array approach. Such a solution poses a variety of different challenges that need to be investigated and overcome. Some of these are: 1. Design of sufficiently broadband phased-array components to utilize the available large bandwidth around 300 GHz 2. Flexible and low loss broadband baseband signal distribution for many channels 3. Power-efficient generation and coherent distribution of the low phase-noise THz local oscillator (LO) carrier frequency across massive amounts of channels 4. Efficient parallel multiplexed circuit concepts with a reduced number of interfaces 5. Design of large-scale, high-complexity optical and electrical systems 6. Modular circuit implementations with a high level of integration and simultaneous high yield for reliable massive THz systems. The proposal aims to address the above challenges based on a novel interdisciplinary architecture that combines optical and high-frequency electrical devices and building blocks in a coherent process utilizing an advanced version of an electronic photonic integrated circuit (EPIC) technology platform. The vision proposed by the team includes the following key features: 1. Monolithic integration of miniaturized robust 252-325 GHz (IEEE 802.15.3d) TX/RX 2. Scalable architecture with up to 200 GBd symbol rate per unit cell 3. Simultaneous monolithic co-integration of an electronic-photonic interface featuring a novel high-speed Ge photodetector component with a world record performance 4. Optical wavelength-division multiplexed (WDM) data stream (4x50 GBd per unit cell) and optical LO routing approach 5. Low-loss broadband LO-beamforming architecture with gain control 6. Integrated 4-element on-chip antenna array per unit cell (less interface loss), implementing horizontal/vertical polarization multiplex 7. Binary-weighted IQ-modulation for low-power DAC-less 16-QAM operation using superposition of two beamforming unit cells 8. Low-power parallel ring modulator architecture in RX to circumvent the present speed bottleneck imposed by silicon Mach-Zehnder modulators (MZMs) 9. Optical backplane assembly for future scaling towards a massive THz array system
该建议针对可扩展的THZ通信系统的研究,该系统具有大量要素,以大规模的分阶段阵列方法。这样的解决方案提出了各种需要研究和克服的不同挑战。其中一些是:1。设计足够宽带的阵列组件的设计,以利用约300 GHz 2的可用大带宽。许多通道的柔性和低损失宽带基带信号分布3.低相位的发电和相干分布 - 大量通道跨的局部振荡器(LO)载体频率4。有效的平行多路复用电路概念,其接口数量减少5。设计大型,高复杂性光学和电气系统6。模块化电路实现的模块化电路实现可靠的大规模THZ系统的高水平集成和同时产量。该提案旨在根据一种新颖的跨学科体系结构来应对上述挑战,该构建结合了光学和高频电气设备和构建块在连贯的过程中,利用电子光子集成电路(EPIC)技术平台的高级版本。团队提出的愿景包括以下关键特征:1。小型化稳健252-325 GHz(IEEE 802.15.3d)TX/RX 2。可伸缩体系结构的单片整合,每单位单元3。具有新型的高速GE光电探测器组件具有世界记录性能的新型高速GE光电探测器组件4。光波长 - 分数多路复用(WDM)数据流(4x50 GBD /单位单元单元)和光LO路由方法5。低。 - 具有增益控制6的宽宽带LO光边形架构。每个单位电池的集成4元素片上的天线阵列(界面损失较小),实现水平/垂直极化多路复用7。低功率DAC-二进制iq-Moduality使用两个光束成型的单元单元8的叠加少16 QAM操作8。RX中的低功率平行环调制器架构,以绕过硅马赫 - Zehnder调制器(MZMS)施加的当前速度瓶颈9。 THZ阵列系统

项目成果

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