Vastas quantidades de dados são transmitidas pela Internet e pelas redes de telecomunicações, entregando, por exemplo, chamadas de vídeo em tempo real de um telefone celular para outro - em todo o mundo. Conforme as pessoas enviam e recebem quantidades crescentes de dados, como ultra-alta definição (4K, 8K) imagens sobre essas redes amplamente baseadas em fibra óptica, e a demanda por tais aumentos, o mesmo acontece com a necessidade de novas tecnologias para transmitir esses dados em velocidades aprimoradas, com maior eficiência energética, e a um custo mais baixo. Uma maneira promissora de fazer isso é usando interruptores ópticos que transmitem sinais transportados por fibras ópticas de um circuito para outro. Uma nova tecnologia em particular agora oferece melhorias significativas para os interruptores ópticos usados ​​por redes de fibra óptica.

Em trabalho, eles apresentarão na Conferência e Exposição de Comunicação de Fibra Óptica (OFC), realizada de 19 a 23 de março em Los Angeles, Califórnia, EUA, pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada (AIST) do Japão descrevem o desenvolvimento de um novo tipo de interruptor óptico integrado, feito usando tecnologias de fotônica de silício de maneiras altamente eficientes.

Um requisito de tais interruptores ópticos é que eles sejam capazes de lidar com sinais de luz com polarizações verticais e horizontais. Isso ocorre porque os sinais ópticos transportam dados com ambas as polarizações, uma técnica conhecida como multiplexação por divisão de polarização. Para alcançar esta transmissão dupla, um circuito de chave separado deve ser usado para cada polarização. Ao fazer isso, isso dobra o tamanho do chip e aumenta o custo do sistema.

O novo dispositivo, referido tecnicamente como um "switch silício-fotônico de diversidade de polarização não duplicado totalmente integrado, "consiste em uma única grade 8 x 8 de switches de 2 x 2 elementos. Os pesquisadores descobriram que uma única grade 8 x 8 com novas atribuições de portas exclusivas poderia tomar o lugar de duas grades sincronizadas, e, portanto, ser usado para gerenciar simultaneamente ambas as polarizações da luz, um método conhecido como diversidade de polarização.

"Desta maneira, o chip do switch atinge "insensibilidade" de polarização sem dobrar o tamanho e o custo do chip, que é importante para ampliar a aplicação prática de tais dispositivos fotônicos integrados, disse o autor principal Ken Tanizawa da AIST. "Acreditamos fortemente que um switch fotônico de silício é um dispositivo chave para alcançar o crescimento sustentável da largura de banda do tráfego em redes ópticas, incluindo telecomunicações e comunicações de dados, e, eventualmente, comunicações de computador. "

O novo dispositivo também possui rotadores divisores de polarização integrados ao chip. Os rotadores divisores recebem sinais de luz de entrada com polarizações horizontais e verticais, dividi-los em polarizações separadas, e gire um 90 graus para coincidir com a orientação do outro. Ambas as polarizações são sincronizadas em uma única grade 8 x 8 com atribuições de porta exclusivas. As polarizações comutadas são então recombinados pelo divisor-rotador de polarização para que retornem ao seu estado original.

Os pesquisadores projetaram o dispositivo de forma que a distância percorrida por qualquer sinal que passa pela grade 8 x 8 seja idêntica, independentemente de seu caminho. Isso significa que a atenuação e o atraso do sinal também são iguais, permitindo um sinal de alta qualidade consistente.

O novo switch é um projeto de prova de conceito. Os pesquisadores agora estão trabalhando para melhorar ainda mais o dispositivo e criar um design com um número maior de portas (como uma grade de 32 x 32) que permitiria a transmissão de uma quantidade maior de dados. Esses avanços prometem não apenas aumentar a flexibilidade da rede, mas também abre novas possibilidades para o uso de comutação óptica em futuras redes ópticas com eficiência energética.