Pesquisadores demonstram ROADM óptico incolor integrado de baixa perda e independente de polarização
a Esquema e topologia de switch 32 x 4. b Resposta temporal da chave termo-óptica MZI. c Estrutura e resposta óptica do MZI com dois acopladores direcionais quando o aquecedor está desligado. d Estrutura e resposta óptica do MZI com acoplador direcional e MMI quando o aquecedor está desligado. e Estrutura e resposta óptica do MZI com dois MMIs quando o aquecedor está desligado. As respostas incluem acoplamento de fibra a chip. Crédito:por Xiaotian Zhu, Xiang Wang, Yanlu Huang, Liyan Wu, Chunfei Zhao, Mingzhu Xiao, Luyi Wang, Roy Davidson, Yanni Ou, Brent E. Little e Sai T. Chu A implementação de switches ópticos integrados mostra-se promissora na redução do tamanho dos ROADMs para maior flexibilidade e compacidade, levando, em última análise, a soluções robustas de chip único. Apesar de décadas de pesquisa em switches com diversas estruturas e plataformas, alcançar um equilíbrio entre integração densa, baixa perda de inserção (IL) e perda dependente de polarização (PDL) continua sendo um desafio significativo.
Em um novo artigo publicado em Light:Science &Applications , uma equipe liderada pelo professor Sai Tak Chu do Departamento de Física da City University of Hong Kong, Hong Kong, China, e pelo Dr. Brent E. Little da QXP Technologies Inc., Xi'an, China, junto com seus colaboradores, demonstrou um ROADM óptico incolor integrado de baixa perda e independente de polarização.
O switch óptico 32 x 4 foi projetado para rotear qualquer uma das 32 entradas para as portas expressas ou descartar quaisquer canais de 32 entradas para as 4 portas de destino ou adicionar qualquer uma das 4 portas a qualquer um dos 32 canais expressos.
Em 1550 nm, a perda fibra a fibra para cada canal expresso é inferior a 2 dB e nas bandas C e L, inferior a 3 dB. Para cada canal de entrada para todos os 4 canais drop/add em 1550 nm, a perda é inferior a 3,5 dB e inferior a 5 dB nas bandas C e L. Os PDLs para todos os canais expressos e de entrada para os 4 canais drop/add estão abaixo de 0,3 dB na banda C, e o crosstalk está abaixo de -50 dB para ambas as bandas C e L.
O ROADM é baseado na plataforma de vidro de sílica dopado de alto índice (HDSG) da QXP Technologies Inc., apresentando um índice de contraste de guia de onda ajustável de 10% a 20%, que é inferior aos guias de onda Si e SiN, mas superior ao baixo guias de onda de sílica de contraste de índice. Ele atinge um equilíbrio entre perda de acoplamento de fibra, perda de propagação e PDL, enquanto mantém alta densidade de integração.
Com a ajuda de conversores de tamanho pontual monoliticamente integrados, a perda de acoplamento da fibra monomodo padrão (SMF) com diâmetro de campo modal de 10,4 mm em guias de onda com campos modal de 2 mm por 2 mm é inferior a 0,4 dB/faceta, e PDL está abaixo de 0,07 dB nas bandas C e L. Esses atributos de baixa perda e baixo PDL tornam a plataforma promissora para a integração de dispositivos switch.
um Esquema da via óptica. b Configuração de medição da resposta óptica. c Vias em cascata e espectro óptico de uma única via para os modos TE e TM. d Cruzamentos em cascata de duas camadas e resposta óptica de um único cruzamento para os modos TE e TM. Crédito:por Xiaotian Zhu, Xiang Wang, Yanlu Huang, Liyan Wu, Chunfei Zhao, Mingzhu Xiao, Luyi Wang, Roy Davidson, Yanni Ou, Brent E. Little e Sai T. Chu
A chave compreende 188 elementos de chave do tipo MZI. As perdas fibra a fibra medidas nos canais expresso e drop do dispositivo totalmente óptico e eletrônico estão dentro de 3 dB e abaixo de 5 dB para 32 canais, respectivamente, nas bandas C e L. O PDL do aparelho está abaixo de 0,3 dB na banda C. Trinta e dois atenuadores ópticos variáveis (VOAs) também são incorporados, e o PDL é inferior a 1 dB dentro da banda C com atenuação VOA de 10 dB.
Os pesquisadores resumiram o princípio de design do seu ROADM:
"A matriz de comutação também consiste em um total de 618 cruzamentos de guia de onda-guia de onda que podem contribuir tanto para o IL quanto para diafonia. Para limitar a quantidade de perda e diafonia introduzida pelos cruzamentos, os guias de onda são distribuídos em duas camadas verticais para permitir que os guias de onda para se cruzarem.
"Usando esta abordagem, somos capazes de reduzir o crosstalk para menos de -50 dB para o expresso para os canais expressos e -40 dB para os canais add/drop."
um Mapa de consumo de energia normalizado dos switches referenciado à média geral (denotado como valor 1,0). b Switch 32 x 4 embalado. c Imagens microscópicas de diferentes estruturas. Crédito:por Xiaotian Zhu, Xiang Wang, Yanlu Huang, Liyan Wu, Chunfei Zhao, Mingzhu Xiao, Luyi Wang, Roy Davidson, Yanni Ou, Brent E. Little e Sai T. Chu
Eles acrescentaram:“Para acomodar o design tridimensional, o design também inclui 88 vias ópticas adicionais e 44 pontes ópticas para conectar os guias de onda entre as camadas.
"A chave óptica é um elemento fundamental do circuito óptico. A chave apresentada de baixa perda e independente de polarização pode beneficiar o desenvolvimento de circuitos integrados fotônicos programáveis em aplicações como redes neurais ópticas e fotônica quântica integrada."
