Grandes cantidades de datos se transmiten a través de Internet y las redes de telecomunicaciones entregando, por ejemplo, Videollamadas en tiempo real de un teléfono celular a otro, en todo el mundo. A medida que las personas envían y reciben cantidades cada vez mayores de datos como ultra alta definición (4K, 8K) a través de estas redes basadas en gran parte en fibra óptica, y la demanda de tales aumentos, también lo hace la necesidad de nuevas tecnologías para transmitir esos datos a velocidades mejoradas, con mayor eficiencia energética, y a menor costo. Una forma prometedora de hacerlo es mediante el uso de interruptores ópticos que transmiten señales transportadas por fibras ópticas de un circuito a otro. Una nueva tecnología en particular ofrece ahora una mejora significativa a los conmutadores ópticos utilizados por las redes de fibra óptica.
En el trabajo que presentarán en la Conferencia y Exposición de Comunicación de Fibra Óptica (OFC), celebrada del 19 al 23 de marzo en Los Ángeles, California, ESTADOS UNIDOS, investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industriales Avanzadas (AIST) de Japón describen el desarrollo de un nuevo tipo de interruptor óptico integrado, fabricado utilizando tecnologías de fotónica de silicio de manera altamente eficiente.
Un requisito de tales interruptores ópticos es que puedan manejar señales de luz con polarizaciones tanto verticales como horizontales. Esto se debe a que las señales ópticas transportan datos con ambas polarizaciones, una técnica conocida como multiplexación por división de polarización. Para lograr esta doble transmisión, se debe utilizar un circuito de conmutación independiente para cada polarización. Al hacerlo, esto duplica el tamaño del chip y aumenta el costo del sistema.
El nuevo dispositivo, Técnicamente denominado "conmutador fotónico de silicio con diversidad de polarización no duplicada y totalmente integrado, "consiste en una sola cuadrícula de 8 x 8 de conmutadores de 2 x 2 elementos. Los investigadores encontraron que una sola cuadrícula de 8 x 8 con nuevas asignaciones de puertos únicos podría tomar el lugar de dos cuadrículas sincronizadas, y así ser utilizado para gestionar simultáneamente ambas polarizaciones de luz, un método conocido como diversidad de polarización.
"De este modo, el chip conmutador logra una "insensibilidad" de polarización sin duplicar el tamaño y el costo del chip, que es importante para ampliar la aplicación práctica de tales dispositivos integrados fotónicos, dijo el autor principal Ken Tanizawa de AIST. "Creemos firmemente que un conmutador fotónico de silicio es un dispositivo clave para lograr un crecimiento sostenible del ancho de banda del tráfico en las redes ópticas, incluidas las telecomunicaciones y las comunicaciones de datos, y eventualmente comunicaciones por computadora ".
El nuevo dispositivo también cuenta con divisores-rotadores de polarización integrados en el chip. Los divisores-rotadores toman señales de luz de entrada con polarizaciones horizontales y verticales, dividirlos en polarizaciones separadas, y gire uno 90 grados para que coincida con la orientación del otro. Ambas polarizaciones se conmutan sincrónicamente en la única cuadrícula de 8 x 8 con asignaciones de puertos exclusivas. Las polarizaciones conmutadas son luego recombinadas por el divisor-rotador de polarización para que vuelvan a su estado original.
Los investigadores diseñaron el dispositivo para que la distancia recorrida por cualquier señal que pase a través de la cuadrícula de 8 x 8 sea idéntica. independientemente de su camino. Esto significa que la atenuación y el retardo de la señal también son los mismos, permitiendo una señal de alta calidad constante.
El nuevo interruptor es un diseño de prueba de concepto. Los investigadores ahora están trabajando para mejorar aún más el dispositivo y crear un diseño con una mayor cantidad de puertos (como una red de 32 x 32) que permitiría la transmisión de una mayor cantidad de datos. Estos avances prometen no solo mejorar la flexibilidad de la red, pero también abre nuevas posibilidades para el uso de la conmutación óptica en futuras redes ópticas energéticamente eficientes.
