創新晶片微梳技術：光電訊號同步的新突破

光電元件結合了光學與電子技術，利用光與電流運作，被視為未來高速通訊技術的關鍵。這類系統能比傳統電子裝置更快地傳輸資料，為科技發展開拓了嶄新的可能性。然而，儘管潛力巨大，光電技術的應用至今仍受限，主要原因在於光學訊號與傳統電子時鐘之間難以同步。由於光學與電子元件通常運作於不同頻率，這種頻率差異使得訊號同步變得極為困難。

光學訊號的頻率通常高達數百吉赫，而電子電路的頻率則僅在兆赫至數吉赫之間。這種頻率不匹配的現象，不僅影響了光電元件的可靠性，也降低了其運作效率。為瞭解決這一問題，北京大學、中國科學院等機構的研究團隊近期開發了一款新型晶片微梳，這是一種小型光學裝置，能夠產生一系列精確且等距的頻率，涵蓋不同波長範圍。

這項技術發表於《自然電子學》期刊，該微梳裝置可作為光學與電子元件的精確時鐘，實現廣泛頻率範圍內的訊號同步。研究團隊成員張翔鵬與張旭光在論文中提到：「光電技術可用於開發快速且寬頻的資訊系統，但光學合成訊號與電子時鐘之間的頻率差異，使得系統同步變得困難。我們提出的晶片微梳能夠合成單頻與寬頻訊號，並為系統中的電子元件提供參考時鐘。」

與以往提出的光電訊號同步方法相比，這款微梳無需依賴所謂的相干數位訊號處理技術。這是一種透過軟體修正頻率不匹配的方法，但由於計算需求龐大，實際應用上並不理想。研究人員表示：「我們的同步策略能夠在無需相干數位訊號處理的情況下，實現光學合成訊號與電子元件的精確對齊，並確保資料傳輸的準確性。為展示這項技術的潛力，我們開發了一款基於共享微梳發射器的無線聯合感測與通訊系統。」

為了評估微梳的效能，研究團隊利用它開發了一款新型光電無線裝置，可同時用於感測與通訊。在這套系統中，微梳作為發射器，促進了資料傳輸與遠端感測。初步測試結果令人振奮，但研究團隊認為，這項技術仍有進一步最佳化的空間。例如，使用更大頻寬的光電探測器，微梳可產生涵蓋整個微波與太赫茲頻段的頻率。

這款新裝置的另一大優勢在於，它能實現高重複率，同時功耗低於傳統電子同步方法。未來，這項技術有望進一步改進，並應用於其他光電系統的訊號同步，為光電技術的廣泛普及奠定基礎。