IO-CSIC
Instituto de Óptica “Daza de Valdés”

Convertidor y multiplexor de tres modos de banda ancha basado en uniones en Y simétricas en cascada, MMI y desfasadores con tecnología sublongitud de onda

Convertidor y multiplexor de tres modos de banda ancha basado en uniones en Y simétricas en cascada, MMI y desfasadores con tecnología sublongitud de onda

Óptica Guiada No-Lineal y en la Nanoescala (N2GO)

Madrid / 6 de junio de 2023

Un equipo de investigadores del CNRS, la empresa Alcyon Photonics y el Instituto de Óptica del CSIC han presentado una arquitectura de fotónica integrada innovadora que consigue aumentar la capacidad de transmisión en sistemas de comunicación de datos.
El estudio, publicado en Optics and Laser Technology, propone un nuevo diseño que consigue aumentar el número de modos simultáneos que pueden viajar al mismo tiempo por una fibra óptica, multiplicando así su capacidad.

Los modos de propagación de la luz en una guía de onda o fibra óptica permiten transmitir simultáneamente varios canales de información a través de un mismo enlace. Para poder aprovechar esta tecnología, es necesario desarrollar dispositivos de multiplexación de modos de altas prestaciones, y el diseño de este artículo científico es de los primeros que consiguen utilizar el modo principal y tres modos secundarios más en un elevado ancho de banda.

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Esquema de las uniones en Y y distribuciones periódicas de guías de onda para el circuito impreso
Esquema tridimensional del convertidor y multiplexor / demultiplexor de tres modos propuesto que comprende un acoplador de interferencia multimodo (MMI) 4 × 4, tres cambiadores de fase y cuatro uniones en Y simétricas implementadas con (a) guías de onda de metamaterial homogéneo convencional y (b) menor que la longitud de onda (SWG). (c) Vista de la sección transversal de las guías de ondas de tira SOI con un revestimiento de SiO2. ( c ) Vista superior de las guías de onda SWG con sus principales parámetros geométricos.
Además, el equipo de investigación empleó metamateriales de rejilla de sublongitud de onda para ampliar el abanico de longitudes de onda en las que pueden trabajar estos dispositivos, y reducir drásticamente las pérdidas de señal.
Estos metamateriales de redes sublongitud de onda se componen de distribuciones periódicas de elementos mucho más pequeños que la longitud de onda de la luz que se propaga por ellas. De esta forma la luz se propaga por el camino óptica construido como si fuera un nuevo material homogéneo (lo que se conoce como metamaterial), con la ventaja de que se pueden modificar sus propiedades ópticas a voluntad. Estas propiedades han llevado a la realización de dispositivos de silicio con un rendimiento sin precedentes.

El crecimiento exponencial del tráfico de Internet a nivel global necesita soluciones de transmisión de alta capacidad. Los centros de datos y sistemas de computación a gran escala requieren interconexiones ópticas eficientes también para distancias cortas. La multiplexación por división de modos surge así como una estrategia prometedora para aumentar la capacidad de transmisión en estas interconexiones ópticas.

Los resultados obtenidos son muy prometedores, ya que abren el camino para la implementación de sistemas de comunicación de próxima generación con un alto número de canales. La capacidad de transmitir múltiples modos en una única guía de onda multimodo aumenta significativamente la capacidad de transmisión, y todo ello con la capacidad de estar integrado en un chip.

Comunicación IO-CSIC
cultura.io@io.cfmac.csic.es

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