工作在亚太赫兹频率的机电谐振器

为了进一步推进通信系统，提高其速度和效率，电子工程师将需要创建新的高性能组件，包括机电谐振器。机电谐振器是通信系统的重要组成部分，可用于产生特定频率的强或选择性地广播特定频率的通信信号。

为了进一步加快通信速度并为下一代无线网络(6G)铺平道路，理想情况下，新的谐振器应在亚太赫兹频率(即100GHz以上的频率)下工作。在最近发表在Nature Electronics上的一篇论文中，由耶鲁大学Hong Tang教授领导的一组研究人员介绍了可以在这些高频下工作的新型机电谐振器。

“我们的研究强调将机电谐振器的工作频率提高到超过100 GHz，”进行这项研究的主要作者Jiacheng Xie告诉Tech Xplore。“现代通信系统的基础依赖于谐振器技术的不断进步，因为更高频率的振荡器导致更快的通信速度。随着5G通信技术在全球范围内的持续实施，对更高频率谐振器的需求不断增长，以支持新兴的技术进步。

Xie和他的同事创造的微机电谐振器由放置在悬浮铌酸锂束顶部的毫米波双轨谐振器组成。为了将这种光束悬浮在他们的设备中，研究人员化学蚀刻掉了它下面的二氧化硅，这也最大限度地减少了声波进入周围空间的损失。

“为了有效地刺激和测量亚太赫兹机械共振，我们采用了毫米波双轨谐振器，通过提供与机械模式的改进片上阻抗匹配来帮助机电转导，”谢解释说。“一个直观的类比可以引出小提琴产生强大的声音的方式，听众可以在不需要放大器的情况下在大型音乐厅中听到。虽然琴弦决定了乐器的音高，但小提琴的琴身起到了宽带谐振器的作用，可以投射声音，类似于双轨谐振器广播亚太赫兹共振进行检测的方式。

值得注意的是，该团队的谐振器是使用市售的铌酸锂薄膜创建的，这些薄膜使用广泛用于制造半导体的技术进行图案化。这将极大地促进其未来的大规模制造和实施。

谢和他的同事们是第一个创造出工作频率超过100 GHz的机电谐振器的人。因此，他们的工作可能对6G通信系统的发展产生重要影响。

“这一突破有可能为未来通信系统的发展做出贡献，因为联邦通信委员会(FCC)已经为使用95 GHz和3 THz之间的频率创建了实验许可证，”谢说。“此外，从量子科学和技术的角度来看，将机械量子系统从价值数百万美元的稀释冰箱中取出是有益的。具有超高谐振频率的亚太赫兹谐振器比GHz谐振器对热波动的弹性明显更强，因此可以在更容易获得的开尔文温度下达到量子基态。

谢和他的同事们最近的工作可能很快就会为其他以亚太赫兹频率运行的机电谐振器的发展提供信息。与此同时，研究人员计划进一步改进他们的设备，同时也试图为未来的通信系统创造其他高性能组件。

“我们现在将继续努力开发更高频率的机电谐振器，”唐补充说。“此外，我们的重点将是利用我们现有的技术创建应用程序。

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