Internet global está creciendo a una tasa compuesta del 24% anual, alcanzando 3,3 zettabytes por año para 2021. La comunicación óptica de alta velocidad se necesita con urgencia en este mundo siempre conectado, y para mantenerse al día con este crecimiento, Se necesitan urgentemente avances en la fabricación de transceptores ópticos. Doctor. candidato Xiao Liu, del Departamento de Ingeniería Eléctrica de TU / e, investigó nuevas formas de integrar los circuitos electrónicos y los dispositivos fotónicos que componen los transceptores ópticos. Defenderá su Ph.D. tesis el 1 de diciembre de 2020.

Los componentes electrónicos y fotónicos de los transceptores ópticos generalmente se fabrican con diferentes tecnologías y luego se integran, o empaquetados juntos, más tarde. Con el desarrollo de sistemas de comunicación óptica, que requieren velocidades más altas y una mayor reducción del costo y el consumo de energía, este envase se ha convertido en un importante cuello de botella para el rendimiento de los sistemas electrónicos-fotónicos combinados. Nuevo, Se necesitan tecnologías de envasado de pequeño tamaño que no afecten el rendimiento de los transceptores ópticos ni aumenten su consumo de energía.

Liu estudió enfoques de sistemas y circuitos electrónicos para desarrollar una nueva tecnología de integración a escala de oblea fotónico-electrónica en 3D. En esta nueva tecnología de integración, la oblea fotónica se une en la parte superior de la oblea electrónica mediante la técnica de unión de polímero adhesivo. Luego se establecen las conexiones eléctricas a través del polímero.

De AC a DC

El primer paso de Liu fue desarrollar una nueva metodología de diseño para controladores de moduladores ópticos de alta velocidad. En general, el diseño del amplificador apunta a parámetros de dominio de frecuencia, como el ancho de banda, variación de retardo de grupo, linealidad, etc. Pero las especificaciones del controlador generalmente se describen en el dominio del tiempo, como la tasa de datos, diagrama del ojo, etc. La metodología propuesta por Liu se concentra en los vínculos entre los dos dominios. Luego utilizó diferentes técnicas de diseño de circuitos para mejorar las especificaciones en el dominio de la frecuencia con el objetivo de lograr diagramas de alta velocidad de datos y de alta calidad en el dominio del tiempo. Esta metodología propuesta dio como resultado la implementación de un controlador distribuido que logra una transmisión PAM4 de 56 Gbaudios (112 Gb / s) de última generación.

El segundo tema de investigación de Liu está relacionado con la interfaz controlador-modulador en la integración a escala de oblea 3-D. En la actualidad, la mayoría de los moduladores fotónicos requieren una polarización de CC para funcionar de manera óptima. Esto se conoce como esquema acoplado a CA, que se realiza fácilmente a través de uniones de cables y componentes externos de montaje en superficie. Sin embargo, El movimiento hacia la integración a escala de obleas 3-D hace que los componentes externos sean imposibles:la interfaz controlador-modulador se encuentra dentro del módulo. Por lo tanto, se requiere un esquema acoplado a CC, que es una conexión directa entre la salida del controlador y la entrada del modulador óptico. Liu propone dos nuevos esquemas de conducción acoplados a CC; uno que ayuda a mejorar la compacidad de los transmisores moduladores Mach-Zehnder (MZM) y otro para tener en cuenta los diferentes formatos de modulación y tolerancias de fabricación de los MZM.

Las metodologías propuestas y la tecnología de integración a escala de obleas electrónicas-fotónicas en 3D son muy prometedoras para el futuro de la comunicación óptica.