La implementación de conmutadores ópticos integrados es prometedora en la reducción del tamaño de los ROADM para lograr una mayor flexibilidad y compacidad, lo que en última instancia conduce a soluciones robustas de un solo chip. A pesar de décadas de investigación sobre conmutadores con diversas estructuras y plataformas, lograr un equilibrio entre integración densa, baja pérdida de inserción (IL) y pérdida dependiente de la polarización (PDL) sigue siendo un desafío importante.
En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo dirigido por el profesor Sai Tak Chu del Departamento de Física de la Universidad de la ciudad de Hong Kong, Hong Kong, China, y el Dr. Brent E. Little de QXP Technologies Inc., Xi'an, China, junto con sus colaboradores, han demostró un ROADM óptico incoloro integrado de baja pérdida e independiente de la polarización.
El conmutador óptico de 32 x 4 está diseñado para enrutar cualquiera de las 32 entradas a los puertos exprés o desconectar cualquier canal de 32 entradas a los 4 puertos de destino o agregar cualquiera de los 4 puertos a cualquiera de los 32 canales exprés.
A 1550 nm, la pérdida de fibra a fibra para cada canal exprés está por debajo de 2 dB y en las bandas C y L, por debajo de 3 dB. Para cada canal de entrada a los 4 canales de eliminación/adición a 1550 nm, la pérdida es inferior a 3,5 dB y inferior a 5 dB en las bandas C y L. Los PDL para todos los canales exprés y de entrada a los 4 canales de eliminación/adición están por debajo de 0,3 dB en la banda C, y la diafonía está por debajo de -50 dB para las bandas C y L.
El ROADM se basa en la plataforma de vidrio de sílice dopado de alto índice (HDSG) de QXP Technologies Inc., que presenta un índice de contraste de guía de onda ajustable del 10% al 20%, que es más bajo que las guías de onda de Si y SiN pero más alto que el de bajo índice. Guías de ondas de sílice de contraste de índice. Logra un equilibrio entre la pérdida de acoplamiento de fibra, la pérdida de propagación y la PDL, manteniendo al mismo tiempo una alta densidad de integración.
Con la ayuda de convertidores de tamaño de punto integrados monolíticamente, la pérdida de acoplamiento de la fibra monomodo estándar (SMF) con un diámetro de campo modal de 10,4 mm en guías de onda con campos modales de 2 mm por 2 mm es inferior a 0,4 dB/faceta, y El PDL está por debajo de 0,07 dB en las bandas C y L. Estos atributos de baja pérdida y bajo PDL hacen que la plataforma sea prometedora para la integración de dispositivos de conmutación.
El interruptor consta de 188 elementos de conmutación del tipo MZI. Las pérdidas medidas de fibra a fibra en los canales rápido y de caída del dispositivo empaquetado totalmente óptico y electrónico están dentro de los 3 dB y por debajo de los 5 dB para 32 canales, respectivamente, dentro de las bandas C y L. El PDL del dispositivo está por debajo de 0,3 dB en la banda C. También se incorporan treinta y dos atenuadores ópticos variables (VOA) y el PDL es inferior a 1 dB dentro de la banda C con una atenuación VOA de 10 dB.
Los investigadores resumieron el principio de diseño de su ROADM:
"La matriz de conmutación también consta de un total de 618 cruces de guía de ondas que pueden contribuir tanto a la IL como a la diafonía. Para limitar la cantidad de pérdida y diafonía introducidas por los cruces, las guías de ondas se distribuyen en dos capas verticales para permitir que las guías de ondas cruzarse entre sí.
"Utilizando este enfoque, podemos reducir la diafonía a menos de -50 dB para los canales exprés y -40 dB para los canales de adición/eliminación".
Agregaron:"Para adaptarse al diseño tridimensional, el diseño también incluye 88 vías ópticas adicionales y 44 puentes ópticos para conectar las guías de ondas entre las capas.
"El interruptor óptico es un elemento fundamental del circuito óptico. El interruptor presentado de baja pérdida e independiente de la polarización puede beneficiar el desarrollo de circuitos integrados fotónicos programables en aplicaciones como redes neuronales ópticas y fotónica cuántica integrada".
Más información: Xiaotian Zhu et al, Interruptor óptico de 32 × 4 insensible a la polarización y de baja pérdida para aplicaciones ROADM, Luz:ciencia y aplicaciones (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01456-8
Información de la revista: Luz:ciencia y aplicaciones
Proporcionado por Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, CAS
