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Precise optical synchronization of high-speed electronics with microcombs

Descrizione del progetto

Microcomb precisi e stabili per la sincronizzazione di dati e segnali

I pettini di frequenza laser sono essenziali nelle tecnologie di precisione, tra cui gli orologi ottici e la sincronizzazione dei tempi. Nonostante siano estremamente precisi, restano ingombranti e complessi. I microcomb, più piccoli e basati su chip, rappresentano un’alternativa promettente, ma al momento non hanno la stabilità e le prestazioni dei sistemi più grandi. I pettini di frequenza basati su micro-risonatori (microcomb) offrono un’alternativa compatta, su scala di chip, ma mancano della stabilità e del basso rumore di fase dei sistemi più grandi. Il progetto ProSync, finanziato dal CER, contribuirà a superare queste limitazioni sviluppando microcomb ad alte prestazioni che coprono un’ottava, utilizzando un design innovativo di micro-risonatori accoppiati. I ricercatori integreranno il nitruro di silicio a bassissima perdita con materiali avanzati per creare sistemi microcomb efficienti e scalabili su un chip. Una tecnologia microcomb più stabile e precisa porterà vantaggi ai data center e alle infrastrutture di elaborazione dati e di comunicazione globale su larga scala.

Obiettivo

Laser frequency combs based on mode-locked lasers are extraordinary photonic devices that have revolutionized precision frequency synthesis and metrology in the 21st century. They have enabled groundbreaking developments such as optical clocks, femtosecond-level timing synchronization, and ultra-pure microwave generation.

Microresonator-based frequency combs (microcombs) offer a transformative potential to reduce the complexity and size of traditional laser frequency combs. Recent advances in dissipative Kerr solitons have demonstrated the viability of these chip-scale devices, which can be manufactured at the wafer level through semiconductor processing techniques. However, microcombs still fall short in stability and phase noise compared to their non-integrated, mode-locked counterparts due to intrinsic scaling limitations when operating at the chip scale.

This proposal seeks to bridge this performance gap by developing high-performance, octave-spanning microcombs with photodetectable repetition rates using innovative arrangements of coupled microresonators. These advancements will enable single-point optical frequency division, whereby the comb’s degrees of freedom will be determined by an optical frequency reference. The project will explore 3D integration of ultralow-loss silicon nitride with advanced materials, aiming to create high-performance microcomb-based systems on a chip, and lay the foundation for novel optoelectronic synchronization architectures in datacenters.

These innovations address key challenges in energy consumption and capacity scaling in datacenters and large scaling computing architectures, paving the way for future advancements in global communication infrastructure.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-ADG

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Istituzione ospitante

CHALMERS TEKNISKA HOGSKOLA AKTIEBOLAG
Contributo netto dell'UE
€ 3 499 696,00
Indirizzo
-
412 96 Goteborg
Svezia
Regione
Södra Sverige Västsverige Västra Götalands län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (1)