Grandi quantità di dati trasmessi attraverso Internet e reti di telecomunicazioni che forniscono, Per esempio, videochiamate in tempo reale da un telefono cellulare all'altro, in tutto il mondo. Poiché le persone inviano e ricevono quantità crescenti di dati come l'alta definizione (4K, 8K) su queste reti in gran parte basate su fibra ottica, e la domanda di tali aumenti, lo stesso vale per la necessità di nuove tecnologie per trasmettere tali dati a velocità maggiori, con una maggiore efficienza energetica, e a minor costo. Un modo promettente per farlo è utilizzare interruttori ottici che trasmettono i segnali trasportati dalle fibre ottiche da un circuito all'altro. Una nuova tecnologia in particolare offre ora un miglioramento significativo agli switch ottici utilizzati dalle reti in fibra ottica.
Nel lavoro presenteranno alla Conferenza ed Esposizione sulla Comunicazione in Fibra Ottica (OFC), tenutasi dal 19 al 23 marzo a Los Angeles, California, STATI UNITI D'AMERICA, ricercatori dell'Istituto nazionale giapponese di scienza e tecnologia industriale avanzata (AIST) descrivono lo sviluppo di un nuovo tipo di interruttore ottico integrato, realizzati utilizzando tecnologie di fotonica del silicio in modi altamente efficienti.
Un requisito di tali interruttori ottici è che siano in grado di gestire segnali luminosi con polarizzazione sia verticale che orizzontale. Questo perché i segnali ottici trasportano dati con entrambe le polarizzazioni, una tecnica nota come multiplexing a divisione di polarizzazione. Per ottenere questa doppia trasmissione, è necessario utilizzare un circuito di commutazione separato per ogni polarizzazione. Così facendo, questo raddoppia la dimensione del chip e aumenta il costo del sistema.
Il nuovo dispositivo, indicato tecnicamente come "interruttore fotonico silicio-diversità di polarizzazione non duplicato completamente integrato, " consiste in una singola griglia 8 x 8 di interruttori 2 x 2. I ricercatori hanno scoperto che una singola griglia 8 x 8 con nuove assegnazioni di porte univoche potrebbe prendere il posto di due griglie sincronizzate, e quindi essere utilizzato per gestire contemporaneamente entrambe le polarizzazioni della luce, un metodo noto come diversità di polarizzazione.
"In questo modo, il chip dell'interruttore raggiunge la "insensibilità" alla polarizzazione senza raddoppiare le dimensioni e il costo del chip, che è importante per ampliare l'applicazione pratica di tali dispositivi integrati di fotonica, ha detto l'autore principale Ken Tanizawa dell'AIST. "Crediamo fermamente che uno switch silicio-fotonico sia un dispositivo chiave per ottenere una crescita sostenibile della larghezza di banda del traffico nelle reti ottiche, comprese sia le telecomunicazioni che le comunicazioni di dati, ed eventualmente comunicazioni informatiche."
Il nuovo dispositivo è inoltre dotato di splitter-rotatori di polarizzazione integrati nel chip. Gli splitter-rotatori accettano segnali luminosi in ingresso con polarizzazione sia orizzontale che verticale, dividerli in polarizzazioni separate, e ruotarne uno di 90 gradi in modo che corrisponda all'orientamento dell'altro. Entrambe le polarizzazioni sono attivate in modo sincrono sulla singola griglia 8 x 8 con le assegnazioni delle porte univoche. Le polarizzazioni commutate vengono quindi ricombinate dal divisore di polarizzazione-rotatore in modo che ritornino al loro stato originale.
I ricercatori hanno progettato il dispositivo in modo che la distanza percorsa da qualsiasi segnale che passa attraverso la griglia 8 x 8 sia identica, indipendentemente dal suo percorso. Ciò significa che anche l'attenuazione e il ritardo del segnale sono gli stessi, consentendo un segnale costantemente di alta qualità.
Il nuovo interruttore è un design proof-of-concept. I ricercatori stanno ora lavorando per migliorare ulteriormente il dispositivo e creare un design con un numero maggiore di porte (come una griglia 32 x 32) che consentirebbe la trasmissione di una maggiore quantità di dati. Questi progressi promettono non solo di migliorare la flessibilità della rete, ma aprono anche nuove possibilità per l'uso della commutazione ottica nelle future reti ottiche ad alta efficienza energetica.
