Um trem de carga possui espaço finito. A quantidade de carga que pode ser transportada a bordo é limitada pelo tamanho da carga e pela capacidade do trem. Analogamente, a quantidade de tempo gasto por um sinal óptico limita a quantidade de dados que podem ser transportados. Sinais temporariamente mais curtos permitem que mais dados sejam compactados em um determinado período de tempo, em um método chamado multiplexação óptica por divisão de tempo. Pesquisadores de fotônica recentemente conseguiram comprimir a luz no tempo por um fator de 11. O sistema de compressão temporal desenvolvido permite um aumento equivalente no número de bits transmitidos pela luz em uma rede de fibra óptica.

Aproveitando dualidades análogas no espaço e no tempo, o mesmo sistema também permite que o conteúdo da frequência (ou comprimento de onda) da luz seja comprimido. Por exemplo, luz que tem vermelho, as cores amarela e azul serão espectralmente comprimidas para possuir apenas a luz amarela. A quantidade de cor em um sinal óptico também limita a quantidade de dados que podem ser transportados em uma rede de fibra óptica quando a multiplexação por divisão de comprimento de onda é usada. Consequentemente, esta capacidade de comprimir espectralmente a luz pode permitir densidades espectrais mais altas de propagação da luz em um meio específico.

Detalhes deste trabalho apareceram em Luz:Ciência e Aplicações em 18 de junho de 2021, e foi uma colaboração entre pesquisadores da Universidade de Tecnologia e Design de Singapura (SUTD), A * STAR Institute of Microelectronics e o Massachusetts Institute of Technology. O tamanho ultrapequeno do sistema de compressor oferece várias ordens de magnitude menor em comparação com o volumoso, sistemas de compressores de bancada usados ​​para gerar pulsos curtos em processamento de sinal óptico ultrarrápido.

A alta compressão alcançada foi possibilitada pelo projeto de dois estágios, apresentando um elemento dispersivo e um componente fortemente não linear, ambos integrados no mesmo chip.

"Equilibrando as contribuições dos estágios dispersivos e não lineares, poderíamos gerar forte compressão em tempo ou frequência. A compressão temporal é uma das mais fortes demonstradas até hoje em um chip. A compressão espectral também é a primeira de seu tipo demonstrada em um chip, "disse o Dr. Ju Won Choi, o bolseiro de investigação que trabalhou neste projecto.

Fornecer compressão forte em uma pegada de dispositivo tão pequena poderia facilitar a implantação de baixo custo de pulsos curtos necessários nas telecomunicações, Centro de dados, fabricação de precisão e imagem hiperespectral.

"O sistema integrado no chip demonstrado, capaz de alta compressão temporal e espectral, permite flexibilidade na manipulação de pulsos ópticos, uma capacidade importante à medida que a carga sobre as comunicações de alta velocidade existentes se torna mais pronunciada. O data center, as indústrias de telecomunicações e 5G exigirão cada vez mais capacidade, e abordagens como essas, que ajudam a espremer mais luz em um determinado meio, ajudarão nessa direção em direção a redes de comunicações ópticas mais rápidas, "disse a Professora Associada Dawn Tan da SUTD, que foi a principal investigadora deste trabalho.