Experimentella fotoniska switchar testade av forskare vid University of California, Berkeley, USA, visa löfte mot målet om fullt optisk, hög kapacitet växling för framtida höghastighets dataöverföringsnät. Switchen som utvecklats och testats för denna forskning visade egenskaper som inte tidigare setts i fotoniska switchar.
I en artikel som ska presenteras på OFC:The Optical Fiber Communications Conference and Exhibition, kommer att hållas 3-7 mars i San Diego, Kalifornien, U.S.A., forskarna Tae Joon Seok och kollegor kommer att rapportera framgångsrik uppskalning av en 240x240 integrerad fotonisk växel av kisel. Enheten är så kallad eftersom den accepterar 240 optiska kommunikationskanaler och skickar dem till 240 utgångskanaler.
Med hjälp av experimentella fotoniska switchar tillverkade vid Marvell Nanofabrication Laboratory i UC Berkeley, forskargruppen visade signalförlust lägre än vad som tidigare rapporterats, sa Seok, som är biträdande professor vid Gwangju Institute of Science and Technology i Sydkorea och gästforskare vid UC Berkeley.
Möter branschens behov med avancerad optisk växling
Telekommunikationsindustrin anammade för länge sedan fiberoptisk teknik som en bättre lösning för att möta exploderande efterfrågan på högre hastigheter och dataöverföring med större kapacitet över gamla koppartrådar. Nu sker en liknande revolution vid de punkter där meddelanden som överförs över långdistansfibrer skickas och tas emot. Istället för strömhungriga elektriska omkopplare som kräver optisk-elektrisk-optisk omvandling och orsakar signalförlust, forskare utvecklar och distribuerar fotoniska switchar för att förbättra överföringskvaliteten och länka en enda överföring till tiotals och ibland tusentals servrar.
Särskilt, kiselbaserade fotoniska switchar som använder avancerad komplementär metalloxid-halvledarteknik (CMOS) drar stor uppmärksamhet från forskare som en kraftfull plattform på grund av deras låga kostnad och höga kapacitet. De har potential att byta elektriska omkopplare, som snart kommer att möta skalbarhetsgränser i prestanda och energieffektivitet. För att förverkliga denna potential, forskare arbetar nu med att övervinna begränsningar relaterade till storleken på dagens kiselfotonchips och förbättra deras prestanda.
"Nyligen, många forskargrupper rapporterade konkurrenskraftigt kisel fotoniska switchar med stora ingångar/utgångar, "sade Seok. Men den fysiska storleken på ett fotonisk kiselchip har begränsats till 2 till 3 cm på grund av begränsningarna i litografiverktygen som är nödvändiga för att etsa de erforderliga geometriska mönstren på kiselskivorna som används som bas för de integrerade chipsen.
Seok och hans kollegor övervann denna begränsning genom att använda en process som kallas litografisöm, skapa en wafer-skala 240x240 kisel fotonisk switch genom att sy ihop nio 80x80 switchblock i en 3x3 array, med tre ingångs- och tre utgångskopplingsblock. Strömställarna utvecklades som en del av experimentet kopplat ljus som kommer in och ut ur chipet genom gallerkopplare. Omkopplarcellerna manövrerades av elektriska sonder.
Det resulterande omkopplingsområdet var 4 cm x 4 cm - nästan fördubblade storleken på befintliga kiselfotonbrytare. "Som vi förstår det, detta är den största integrerade fotoniska switchen som någonsin rapporterats på någon plattform, "Sa Seok.
Uppmätta resultat från den experimentella växeln slog också rekord. "Förhållandet mellan chip och förlust mellan portar (0,04 dB/port) är det lägsta som visas, "Tillade Seok.
"Denna teknik kan tillämpas inte bara på fotoniska switchar av kisel utan även på alla applikationer för kiselfotonik som kräver ultra-storskaliga enheter, såsom programmerbara fotoniska processorer, och så vidare, " sa Seok.
