L'implementazione di interruttori ottici integrati si dimostra promettente nella riduzione delle dimensioni dei ROADM per una maggiore flessibilità e compattezza, portando in definitiva a robuste soluzioni a chip singolo. Nonostante decenni di ricerca su switch con varie strutture e piattaforme, raggiungere un equilibrio tra integrazione densa, bassa perdita di inserzione (IL) e perdita dipendente dalla polarizzazione (PDL) rimane una sfida significativa.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team guidato dal professor Sai Tak Chu del Dipartimento di Fisica, Università della Città di Hong Kong, Hong Kong, Cina, e dal Dr. Brent E. Little di QXP Technologies Inc., Xi'an, Cina, insieme ai loro collaboratori, hanno ha dimostrato un ROADM ottico incolore integrato a bassa perdita e indipendente dalla polarizzazione.
Lo switch ottico 32 x 4 è progettato per instradare uno qualsiasi dei 32 ingressi alle porte Express o rilasciare qualsiasi canale da 32 ingressi alle 4 porte Drop di destinazione o aggiungere una qualsiasi delle 4 porte a uno qualsiasi dei 32 canali Express.
A 1550 nm, la perdita da fibra a fibra per ciascun canale espresso è inferiore a 2 dB e attraverso le bande C ed L, inferiore a 3 dB. Per ciascun canale di ingresso su tutti e 4 i canali drop/add a 1550 nm, la perdita è inferiore a 3,5 dB e inferiore a 5 dB nelle bande C ed L. I PDL per tutti i canali Express e di ingresso sui 4 canali drop/add sono inferiori a 0,3 dB sulla banda C e il crosstalk è inferiore a -50 dB per entrambe le bande C e L.
ROADM si basa sulla piattaforma di vetro di silice drogato ad alto indice (HDSG) di QXP Technologies Inc., caratterizzata da un contrasto dell'indice della guida d'onda regolabile dal 10% al 20%, che è inferiore alle guide d'onda Si e SiN ma superiore a quello basso guide d'onda in silice a contrasto indice. Raggiunge un equilibrio tra perdita di accoppiamento della fibra, perdita di propagazione e PDL, pur mantenendo un'elevata densità di integrazione.
Con l'ausilio di convertitori spot-size integrati monoliticamente, la perdita di accoppiamento dalla fibra monomodale standard (SMF) con diametro del campo modale di 10,4 mm alle guide d'onda con campi modali da 2 mm x 2 mm è inferiore a 0,4 dB/sfaccettatura e Il PDL è inferiore a 0,07 dB nelle bande C ed L. Questi attributi di bassa perdita e basso PDL rendono la piattaforma promettente per l'integrazione di dispositivi di commutazione.
L'interruttore è composto da 188 elementi di commutazione del tipo MZI. Le perdite misurate da fibra a fibra sui canali express e drop del dispositivo completamente ottico ed elettronico sono entro 3 dB e inferiori a 5 dB per 32 canali, rispettivamente, nelle bande C ed L. Il PDL dell'apparecchio è inferiore a 0,3 dB nella banda C. Sono incorporati anche trentadue attenuatori ottici variabili (VOA) e il PDL è inferiore a 1 dB all'interno della banda C con un'attenuazione VOA di 10 dB.
I ricercatori hanno riassunto il principio di progettazione del loro ROADM:
"La matrice di commutazione è inoltre costituita da un totale di 618 incroci guida d'onda-guida d'onda che possono contribuire sia all'IL che alla diafonia. Per limitare la quantità di perdita e diafonia introdotte dagli incroci, le guide d'onda sono distribuite su due strati verticali per consentire alle guide d'onda incrociarsi l'uno sull'altro.
"Utilizzando questo approccio, siamo in grado di ridurre la diafonia a meno di -50 dB per i canali express e -40 dB per i canali add/drop."
Hanno aggiunto:"Per accogliere il design tridimensionale, il progetto include anche altri 88 passaggi ottici e 44 ponti ottici per collegare le guide d'onda tra gli strati.
"L'interruttore ottico è un elemento fondamentale del circuito ottico. L'interruttore presentato a bassa perdita e indipendente dalla polarizzazione può favorire lo sviluppo di circuiti integrati fotonici programmabili in applicazioni come reti neurali ottiche e fotonica quantistica integrata."
Ulteriori informazioni: Xiaotian Zhu et al, Interruttore ottico 32 × 4 insensibile alla polarizzazione e a bassa perdita per applicazioni ROADM, Luce:scienza e applicazioni (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01456-8
Informazioni sul giornale: Luce:scienza e applicazioni
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