基于薄膜锂石墨烯光子学的宽带毫米波频率混频器

频率混频器是现代无线通信和雷达系统的基本组件，负责上下转换目标射频 (RF) 信号。近期，光子辅助型 RF 混频器相较于传统电子型器件展现出独特优势，包括宽 operational 带宽、平坦频率响应以及抗电磁干扰能力。然而，当前集成光子混频器在实现高频率下的高效转换方面面临重大挑战，尤其是在毫米波频段，这源于现有电光 (EO) 调制器的局限性。此外，毫米波频率范围的高频本地振荡器往往难以获取且成本昂贵，导致实际应用中性能不佳且 operational 带宽受限。本文利用薄膜锂石墨烯 (TFLN) 光子平台的卓越 EO 性能和可扩展性，实现了一种高性能可调谐毫米波混频器。TFLN 光子电路集成宽带 EO 调制器，实现广泛频率覆盖；集成 EO 频率 comb 源，显著降低了本地振荡器所需的载波频率。我们实验性地演示了在 20 GHz 至 67 GHz 的宽广 operational 带宽内实现全可调谐的频率下转换，中间频为 20 GHz；同时实现最高可达 110 GHz 的上转换。该集成光子混合系统在带宽性能方面显著提升，同时在频率转换效率和伪波抑制比等指标上具备竞争力，为下一代通信和感知系统中的毫米波收发器提供了有前景的解决方案。