Implementeringen av integrerade optiska switchar visar löfte i storleksminskningen av ROADMs för större flexibilitet och kompaktitet, vilket i slutändan leder till robusta enchipslösningar. Trots årtionden av forskning om switchar med olika strukturer och plattformar är det fortfarande en betydande utmaning att uppnå en balans mellan tät integration, låg insättningsförlust (IL) och polarisationsberoende förlust (PDL).
I en ny artikel publicerad i Light:Science &Applications , ett team ledd av professor Sai Tak Chu från Institutionen för fysik, City University of Hong Kong, Hongkong, Kina, och Dr. Brent E. Little från QXP Technologies Inc., Xi'an, Kina, tillsammans med sina medarbetare, har demonstrerade en lågförlust och polarisationsoberoende integrerad optisk färglös ROADM.
Den 32 x 4 optiska switchen är utformad för att dirigera vilken som helst av de 32 ingångarna till expressportarna eller släppa alla kanaler från 32 ingångar till målportarna för 4 drop-portar eller lägga till någon av de 4 portarna till någon av de 32 expresskanalerna.
Vid 1550 nm är fiber-till-fiber-förlusten för varje expresskanal under 2 dB och över C- och L-banden, under 3 dB. För varje ingångskanal till alla 4 drop/add-kanalerna vid 1550 nm är förlusten mindre än 3,5 dB och mindre än 5 dB över C- och L-banden. PDL:erna för alla express- och ingångskanaler till de 4 drop/add-kanalerna är under 0,3 dB över C-bandet, och överhörningen är under -50 dB för både C- och L-banden.
ROADM är baserad på den högindexdopade kiselglasplattformen (HDSG) från QXP Technologies Inc., med en justerbar vågledarindexkontrast på 10 % till 20 %, vilket är lägre än Si- och SiN-vågledarna men högre än de låga vågledarna. indexkontrast kiseldioxidvågledare. Det uppnår en balans mellan fiberkopplingsförlust, utbredningsförlust och PDL, samtidigt som den bibehåller hög integrationstäthet.
Med hjälp av monolitiskt integrerade punktstorleksomvandlare är kopplingsförlusten från standard single-mode-fiber (SMF) med modfältsdiameter på 10,4 mm till vågledare med 2 mm gånger 2 mm lägesfält lägre än 0,4 dB/fasett, och PDL är under 0,07 dB över C- och L-banden. Dessa egenskaper med låg förlust och låg PDL gör plattformen lovande för integration av switchenheter.
Switchen består av 188 MZI-typ switchelement. De uppmätta fiber-till-fiber-förlusterna på express- och drop-kanaler i den helt optiska och elektroniska förpackade enheten ligger inom 3 dB respektive under 5 dB för 32 kanaler inom C- och L-banden. Enhetens PDL är under 0,3 dB i C-bandet. Trettiotvå variabla optiska dämpare (VOA) är också inbyggda, och PDL är lägre än 1 dB inom C-bandet vid 10 dB VOA-dämpning.
Forskarna sammanfattade designprincipen för deras ROADM:
"Switchmatrisen består också av totalt 618 vågledare-vågledarkorsningar som kan bidra till både IL och överhörning. För att begränsa mängden förlust och överhörning som introduceras av korsningarna, är vågledarna fördelade över två vertikala lager för att tillåta vågledarna att korsa över varandra.
"Med det här tillvägagångssättet kan vi minska överhörningen till mindre än -50 dB för expressen för expresskanalerna och -40 dB för add/släpp-kanalerna."
De tillade, "För att tillgodose den tredimensionella designen, inkluderar designen även ytterligare 88 optiska vior och 44 optiska bryggor för att ansluta vågledarna mellan lagren.
"Optisk switch är en grundläggande del av optisk krets. Den presenterade lågförlust- och polarisationsoberoende switchen kan gynna utvecklingen av programmerbara fotoniska integrerade kretsar i applikationer som optiska neurala nätverk och integrerad kvantfotonik."
Mer information: Xiaotian Zhu et al, Lågförlust och polarisationsokänslig 32 × 4 optisk switch för ROADM-applikationer, Light:Science &Applications (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01456-8
Journalinformation: Ljus:Vetenskap och tillämpningar
Tillhandahålls av Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS
