The processing of analog microwave-frequency signals using optical means becomes increasingly important as part of advanced cellular networks. Chip-level integration of microwave photonic filters, particularly in silicon, is considered necessary for their large-scale deployment. Discrete-time, delay-and-sum filters are widely used to select narrow spectral bands out of broad optical bandwidths. However, the long delays that are required to obtain narrowband filters are difficult to accommodate in integrated optic waveguide paths. In this work, we report discrete-time, integrated microwave photonic filters on standard silicon-on-insulator. Long delays are realized through the conversion of incoming radio-frequency modulation to the form of slow-moving surface acoustic waves. Conversion relies on thermo-elastic expansion of metallic gratings and does not involve piezoelectricity. Information is recovered in the optical domain via photoelastic modulation of probe light in a resonator waveguide. The resonator is patterned to support multiple delayed modulation events. Filters having up to 12 taps are demonstrated, with 175 ns-long delays and passbands as narrow as 5 MHz. The magnitude and radio-frequency phase of each filter tap are designed arbitrarily, independent of those of all others. The coherent summation of delayed waveform replicas is free of environmental phase drifts. Surface acoustic wave modulation of a compact, defect grating waveguide is demonstrated as well. Surface acoustic wave devices can significantly extend the signal-processing capabilities of silicon photonics.

中文翻译：

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标准绝缘体上硅表面声波微波光子滤波器

作为高级蜂窝网络的一部分，使用光学手段处理模拟微波频率信号变得越来越重要。微波光子滤波器的芯片级集成，特别是硅芯片，被认为是大规模部署的必要条件。离散时间，延迟和求和滤波器被广泛用于从较宽的光学带宽中选择较窄的光谱带。然而，获得窄带滤波器所需的长延迟难以容纳在集成的光波导路径中。在这项工作中，我们报告了标准绝缘体上硅上的离散时间集成微波光子滤波器。通过将传入的射频调制转换为缓慢移动的表面声波的形式，可以实现长时延。转换依赖于金属光栅的热弹性膨胀，不涉及压电性。通过在谐振器波导中探测光的光弹性调制，在光域中恢复信息。对谐振器进行构图以支持多个延迟的调制事件。展示了具有多达12个抽头的滤波器，具有175 ns长的延迟和窄至5 MHz的通带。每个滤波器抽头的幅度和射频相位都可以任意设计，与其他所有滤波器的幅度和射频相位无关。延迟波形副本的相干总和没有环境相位漂移。还演示了紧凑的缺陷光栅波导的表面声​​波调制。表面声波器件可以显着扩展硅光子学的信号处理能力。通过在谐振器波导中探测光的光弹性调制，在光域中恢复信息。对谐振器进行构图以支持多个延迟的调制事件。展示了具有多达12个抽头的滤波器，具有175 ns长的延迟和窄至5 MHz的通带。每个滤波器抽头的幅度和射频相位都可以任意设计，与其他所有滤波器的幅度和射频相位无关。延迟波形副本的相干总和没有环境相位漂移。还演示了紧凑的缺陷光栅波导的表面声​​波调制。表面声波器件可以显着扩展硅光子学的信号处理能力。通过在谐振器波导中探测光的光弹性调制，在光域中恢复信息。对谐振器进行构图以支持多个延迟的调制事件。展示了具有多达12个抽头的滤波器，具有175 ns长的延迟和窄至5 MHz的通带。每个滤波器抽头的幅度和射频相位都可以任意设计，与其他所有滤波器的幅度和射频相位无关。延迟波形副本的相干总和没有环境相位漂移。还演示了紧凑的缺陷光栅波导的表面声​​波调制。表面声波器件可以显着扩展硅光子学的信号处理能力。对谐振器进行构图以支持多个延迟的调制事件。展示了具有多达12个抽头的滤波器，具有175 ns长的延迟和窄至5 MHz的通带。每个滤波器抽头的幅度和射频相位都可以任意设计，与其他所有滤波器的幅度和射频相位无关。延迟波形副本的相干总和没有环境相位漂移。还演示了紧凑的缺陷光栅波导的表面声​​波调制。表面声波器件可以显着扩展硅光子学的信号处理能力。对谐振器进行构图以支持多个延迟的调制事件。展示了具有多达12个抽头的滤波器，具有175 ns长的延迟和窄至5 MHz的通带。每个滤波器抽头的幅度和射频相位都可以任意设计，与其他所有滤波器的幅度和射频相位无关。延迟波形副本的相干总和没有环境相位漂移。还演示了紧凑的缺陷光栅波导的表面声​​波调制。表面声波器件可以显着扩展硅光子学的信号处理能力。独立于所有其他人。延迟波形副本的相干总和没有环境相位漂移。还演示了紧凑的缺陷光栅波导的表面声​​波调制。表面声波器件可以显着扩展硅光子学的信号处理能力。独立于所有其他人。延迟波形副本的相干总和没有环境相位漂移。还演示了紧凑的缺陷光栅波导的表面声​​波调制。表面声波器件可以显着扩展硅光子学的信号处理能力。