Enorma mängder data överförs över Internet och telekommunikationsnät som levererar, till exempel, realtids videosamtal från en mobiltelefon till en annan - över hela världen. När människor skickar och tar emot ökande mängder data som ultra-high definition (4K, 8K) bilder över dessa i stort sett optiska fiberbaserade nätverk, och efterfrågan på sådana ökar, så också behovet av ny teknik för att överföra dessa data med ökade hastigheter, med ökad energieffektivitet, och till lägre kostnad. Ett lovande sätt att göra det är att använda optiska switchar som vidarebefordrar signaler som transporteras av optiska fibrer från en krets till en annan. Särskilt en ny teknik erbjuder nu betydande förbättringar av de optiska växlarna som används av fiberoptiska nätverk.
I arbetet kommer de att presentera på Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), hölls 19-23 mars i Los Angeles, Kalifornien, USA, forskare med Japans National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) beskriver utvecklingen av en ny typ av integrerad optisk switch, tillverkad med hjälp av kiselfotonikteknik på mycket effektiva sätt.
Ett krav för sådana optiska omkopplare är att de kan hantera ljussignaler med både vertikala och horisontella polarisationer. Detta beror på att optiska signaler bär data med båda polariseringarna, en teknik som kallas polarisationsdivisionsmultiplexering. För att uppnå denna dubbla transmission, en separat omkopplingskrets måste användas för varje polarisering. Genom att göra så, detta fördubblar storleken på chipet och ökar systemkostnaden.
Den nya enheten, kallas tekniskt en "helt integrerad icke-duplicerad polarisation-mångfald kisel-fotonisk switch, "består av ett enda 8 x 8 rutnät med 2 x 2 elementomkopplare. Forskarna fann att ett enda 8 x 8 rutnät med nya unika porttilldelningar skulle kunna ta plats för två synkroniserade nät, och därmed användas för att samtidigt hantera båda polariseringarna av ljus, en metod som kallas polarisationsdiversitet.
"På det här sättet, switchchipet uppnår polarisation "okänslighet" utan att fördubbla storleken och kostnaden för chipet, vilket är viktigt för att bredda den praktiska tillämpningen av sådana fotoniska integrerade enheter, sade huvudförfattaren Ken Tanizawa från AIST. "Vi tror starkt att en kiselfotonisk switch är en viktig enhet för att uppnå hållbar tillväxt av trafikbandbredd i optiska nät, inklusive telekommunikation och datakommunikation, och så småningom datorkommunikation. "
Den nya enheten har också polarisationsdelare-rotatorer integrerade på chipet. Splitter-rotatorerna tar ingångssignaler med både horisontella och vertikala polarisationer, dela dem i separata polarisationer, och vrid en 90 grader för att matcha den andra. Båda polarisationerna växlas synkront på det enda 8 x 8-rutnätet med de unika porttilldelningarna. De kopplade polarisationerna rekombineras sedan av polarisationsdelaren-rotatorn så att de återgår till sitt ursprungliga tillstånd.
Forskarna utformade enheten så att avståndet från en signal som passerar genom 8 x 8 -rutnätet är identiskt, oavsett dess väg. Detta innebär att dämpningen och fördröjningen av signalen också är densamma, möjliggör en genomgående högkvalitativ signal.
Den nya switchen är en proof-of-concept-design. Forskarna arbetar nu med att ytterligare förbättra enheten och skapa en design med ett större antal portar (t.ex. ett 32 x 32 -nät) som skulle möjliggöra överföring av en större mängd data. Dessa framsteg lovar att inte bara förbättra nätverksflexibiliteten, men också öppna nya möjligheter för användning av optisk switchning i framtida energieffektiva optiska nätverk.
