Un tren que transporta carga tiene un espacio finito. La cantidad de carga que se puede transportar a bordo está limitada por el tamaño de la carga y la capacidad del tren. Análogamente, la cantidad de tiempo que toma una señal óptica limita la cantidad de datos que se pueden transportar. Las señales temporalmente más cortas permiten comprimir más datos en un período de tiempo determinado, en un método llamado multiplexación óptica por división de tiempo. Los investigadores en fotónica han logrado recientemente exprimir la luz en el tiempo por un factor de 11. El sistema de compresión temporal desarrollado permite un aumento equivalente en el número de bits transmitidos por la luz en una red de fibra óptica.

Aprovechando dualidades análogas en el espacio y el tiempo, el mismo sistema también permite exprimir el contenido de frecuencia (o longitud de onda) de la luz. Por ejemplo, luz que tiene rojo, Los colores amarillo y azul se comprimirán espectralmente para que solo posean luz amarilla. La cantidad de color en una señal óptica también limita la cantidad de datos que se pueden transportar en una red de fibra óptica cuando se usa multiplexación por división de longitud de onda. Como consecuencia, esta capacidad de exprimir espectralmente la luz podría permitir mayores densidades espectrales de luz que se propagan en un medio específico.

Los detalles de este trabajo aparecieron en Luz:ciencia y aplicaciones el 18 de junio de 2021, y fue una colaboración entre investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD), A * STAR Institute of Microelectronics y el Massachusetts Institute of Technology. El tamaño ultrapequeño del sistema de compresor proporciona una huella de varios órdenes de magnitud más pequeña en comparación con los voluminosos, Sistemas de compresores de sobremesa utilizados para generar pulsos cortos en el procesamiento de señales ópticas ultrarrápidas.

La alta compresión lograda fue posible gracias al diseño de dos etapas con un elemento dispersivo y un componente fuertemente no lineal, ambos integrados en el mismo chip.

"Al equilibrar las contribuciones de las etapas dispersiva y no lineal, podríamos generar una fuerte compresión en tiempo o frecuencia. La compresión temporal es una de las más fuertes demostradas hasta la fecha en un chip. La compresión espectral también es la primera de su tipo demostrada en un chip, "dijo el Dr. Ju Won Choi, el investigador que trabajó en este proyecto.

Proporcionar una fuerte compresión en un dispositivo tan pequeño podría facilitar la implementación de bajo costo de los pulsos cortos necesarios en las telecomunicaciones, centro de datos, fabricación de precisión e imágenes hiperespectrales.

"El sistema integrado en chip demostrado capaz de alta compresión temporal y espectral permite flexibilidad en la manipulación de pulsos ópticos, una capacidad importante a medida que la carga de las comunicaciones de alta velocidad existentes se vuelve más pronunciada. El centro de datos Las industrias de telecomunicaciones y 5G requerirán cada vez más capacidad, y enfoques como estos que ayudan a exprimir más luz en un medio dado ayudarán en este impulso hacia redes de comunicaciones ópticas más rápidas, ", dijo la profesora asociada Dawn Tan de SUTD, quien fue la investigadora principal de este trabajo.