De grandes quantités de données sont transmises via Internet et les réseaux de télécommunications, par exemple, appels vidéo en temps réel d'un téléphone portable à un autre - à travers le monde. Alors que les gens envoient et reçoivent des quantités croissantes de données comme l'ultra-haute définition (4K, 8K) sur ces réseaux largement basés sur la fibre optique, et la demande de telles augmentations, il en va de même du besoin de nouvelles technologies pour transmettre ces données à des vitesses améliorées, avec une efficacité énergétique accrue, et à moindre coût. Une façon prometteuse d'y parvenir consiste à utiliser des commutateurs optiques qui relaient les signaux transportés par les fibres optiques d'un circuit à un autre. Une nouvelle technologie en particulier offre désormais une amélioration significative des commutateurs optiques utilisés par les réseaux à fibres optiques.
Dans le travail, ils présenteront à l'Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), du 19 au 23 mars à Los Angeles, Californie, ETATS-UNIS, des chercheurs de l'Institut national japonais des sciences et technologies industrielles avancées (AIST) décrivent le développement d'un nouveau type de commutateur optique intégré, fabriqué à l'aide de technologies photoniques sur silicium de manière très efficace.
Une exigence de tels commutateurs optiques est qu'ils soient capables de gérer des signaux lumineux avec des polarisations à la fois verticales et horizontales. En effet, les signaux optiques transportent des données avec les deux polarisations, une technique connue sous le nom de multiplexage par division de polarisation. Pour réaliser cette double transmission, un circuit de commutation séparé doit être utilisé pour chaque polarisation. Ce faisant, cela double la taille de la puce et augmente le coût du système.
Le nouvel appareil, techniquement appelé "commutateur photonique silicium-photonique non dupliqué entièrement intégré, " se compose d'une seule grille 8 x 8 de commutateurs à 2 x 2 éléments. Les chercheurs ont découvert qu'une seule grille 8 x 8 avec de nouvelles affectations de ports uniques pourrait remplacer deux grilles synchronisées, et ainsi être utilisé pour gérer simultanément les deux polarisations de la lumière, une méthode connue sous le nom de diversité de polarisation.
"De cette façon, la puce de commutation atteint une "insensibilité" de polarisation sans doubler la taille et le coût de la puce, ce qui est important pour élargir l'application pratique de tels dispositifs intégrés photoniques, a déclaré l'auteur principal Ken Tanizawa de l'AIST. "Nous croyons fermement qu'un commutateur silicium-photonique est un dispositif clé pour atteindre une croissance durable de la bande passante du trafic dans les réseaux optiques, y compris les télécommunications et les communications de données, et finalement les communications informatiques."
Le nouveau dispositif comprend également des séparateurs-rotateurs de polarisation intégrés à la puce. Les diviseurs-rotateurs reçoivent des signaux lumineux d'entrée avec des polarisations horizontales et verticales, les diviser en polarisations séparées, et faites pivoter l'un de 90 degrés pour correspondre à l'orientation de l'autre. Les deux polarisations sont commutées de manière synchrone sur la grille unique 8 x 8 avec les affectations de ports uniques. Les polarisations commutées sont ensuite recombinées par le séparateur-rotateur de polarisation pour qu'elles reviennent à leur état d'origine.
Les chercheurs ont conçu l'appareil pour que la distance parcourue par tout signal passant à travers la grille 8 x 8 soit identique, quel que soit son chemin. Cela signifie que l'atténuation et le retard du signal sont également les mêmes, permettant un signal de haute qualité constante.
Le nouveau commutateur est une conception de preuve de concept. Les chercheurs travaillent maintenant à améliorer encore l'appareil et à créer une conception avec un plus grand nombre de ports (comme une grille 32 x 32) qui permettrait la transmission d'une plus grande quantité de données. Ces avancées promettent non seulement d'améliorer la flexibilité du réseau, mais aussi ouvrir de nouvelles possibilités pour l'utilisation de la commutation optique dans les futurs réseaux optiques économes en énergie.
