Experimentele fotonische schakelaars getest door onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, VS., belofte in de richting van het doel van volledig optische, schakelen met hoge capaciteit voor toekomstige snelle datatransmissienetwerken. De schakelaar die voor dit onderzoek is ontwikkeld en getest, demonstreerde mogelijkheden die nog niet eerder waren gezien in fotonische schakelaars.

In een paper die zal worden gepresenteerd op OFC:The Optical Fiber Communications Conference and Exhibition, zal worden gehouden van 3-7 maart in San Diego, Californië, VS., onderzoekers Tae Joon Seok en collega's zullen een succesvolle opschaling van een 240x240 geïntegreerde silicium fotonische schakelaar rapporteren. Het apparaat is zo genoemd omdat het 240 optische communicatie-ingangskanalen accepteert en deze naar 240 uitgangskanalen stuurt.

Met behulp van experimentele fotonische schakelaars vervaardigd in het Marvell Nanofabrication Laboratory van UC Berkeley, het onderzoeksteam toonde signaalverlies aan dat lager was dan eerder gemeld, zei Seok, die assistent-professor is aan het Gwangju Institute of Science and Technology in Zuid-Korea en gastwetenschapper aan UC Berkeley.

Inspelen op de behoeften van de industrie met geavanceerde optische schakelingen

De telecommunicatie-industrie omarmde lang geleden glasvezeltechnologie als een betere oplossing om te voldoen aan de exploderende vraag naar hogere snelheden en grotere capaciteit voor gegevensoverdracht via de elektrische koperdraden van weleer. Nu vindt een soortgelijke revolutie plaats op de punten waar de berichten die via lange-afstandsvezels worden verzonden, worden verzonden en ontvangen. In plaats van stroomverslindende elektrische schakelaars die optisch-elektrisch-optische conversies vereisen en signaalverlies veroorzaken, onderzoekers ontwikkelen en implementeren fotonische schakelaars om de transmissiekwaliteit te verbeteren en een enkele transmissie te koppelen aan tientallen en soms duizenden servers.

Vooral, op silicium gebaseerde fotonische schakelaars die gebruikmaken van geavanceerde complementaire metaaloxide-halfgeleidertechnologie (CMOS) trekken veel aandacht van onderzoekers als een krachtig platform vanwege hun lage kosten en hoge capaciteit. Ze hebben het potentieel om elektrische schakelaars te vervangen, die binnenkort te maken krijgt met schaalbaarheidsbeperkingen in prestaties en energie-efficiëntie. Om dit potentieel te realiseren, onderzoekers werken nu aan het overwinnen van beperkingen met betrekking tot de grootte van de huidige siliciumfotonische chips en het verbeteren van hun prestaties.

"Onlangs, veel onderzoeksgroepen rapporteerden competitief silicium fotonische schakelaars met grote input/output poorttellingen, "zei Seok. Echter, de fysieke grootte van een silicium fotonische chip is beperkt tot 2 tot 3 cm vanwege de beperkingen van de lithografietools die nodig zijn om de vereiste geometrische patronen te etsen op de siliciumwafels die worden gebruikt als basis voor de geïntegreerde chips.

Seok en zijn collega's hebben deze beperking overwonnen door een proces te gebruiken dat bekend staat als lithografiesteken, het creëren van een 240x240 silicium fotonische schakelaar op waferschaal door negen 80x80 schakelblokken aan elkaar te naaien in een 3x3 array, met drie ingangs- en drie uitgangskoppelblokken. De als onderdeel van het experiment ontwikkelde schakelaars koppelden licht dat in en uit de chip kwam via roosterkoppelingen. De schakelcellen werden bediend door elektrische sondes.

Het resulterende schakelgebied was 4 cm x 4 cm - bijna een verdubbeling van de bestaande silicium fotonische schakelaars. "Voor zover wij weten, dit is de grootste geïntegreerde fotonische schakelaar die ooit op een platform is gerapporteerd, ' zei Seok.

Ook de meetresultaten van de experimentele schakelaar braken records. "De verhouding tussen verlies en aantal poorten op de chip (0,04 dB/poort) is de laagste die is aangetoond, ' voegde Seok eraan toe.

"Deze technologie kan niet alleen worden toegepast op silicium-fotonische schakelaars, maar ook op alle silicium-fotonica-toepassingen waarvoor ultragrote apparaten nodig zijn, zoals programmeerbare fotonische processors, enzovoort, ' zei Seok.