Integreret silicon fotonisk switch har det laveste signaltab ved højhastigheds dataoverførsel

Eksperimentelle fotoniske switches testet af forskere ved University of California, Berkeley, USA., vise løfte mod målet om fuldt optisk, højkapacitetsskift til fremtidige højhastighedsdatatransmissionsnetværk. Kontakten, der er udviklet og testet til denne forskning, demonstrerede kapaciteter, der ikke tidligere er set i fotoniske switches.

I et papir, der skal præsenteres på OFC:The Optical Fiber Communications Conference and Exhibition, afholdes 3-7. marts i San Diego, Californien, USA., forskere Tae Joon Seok og kolleger vil rapportere en vellykket opskalering af en 240x240 integreret silicon fotonisk switch. Enheden er såkaldt, fordi den accepterer 240 optiske kommunikationskanaler og sender dem til 240 outputkanaler.

Ved hjælp af eksperimentelle fotoniske switche fremstillet på Marvell Nanofabrication Laboratory i UC Berkeley, forskergruppen viste signaltab lavere end nogen tidligere rapporteret, sagde Seok, som er adjunkt ved Gwangju Institute of Science and Technology i Sydkorea og en besøgsforsker ved UC Berkeley.

Opfylder branchens behov med avanceret optisk switch

Telekommunikationsindustrien for længst omfavnede fiberoptisk teknologi som en bedre løsning til at imødekomme eksploderende efterspørgsel efter højere hastigheder og større kapacitet dataoverførsel over gamle elektriske kobbertråde. Nu sker en lignende revolution på de punkter, hvor beskederne, der transmitteres over langdistancefibre, sendes og modtages. I stedet for strøm-sultne elektriske switche, der kræver optisk-elektrisk-optisk konvertering og forårsager signaltab, forskere udvikler og implementerer fotoniske switches for at forbedre transmissionskvaliteten og knytte en enkelt transmission til titalls og undertiden tusindvis af servere.

I særdeleshed, siliciumbaserede fotoniske switche ved hjælp af avanceret komplementær metaloxid halvleder (CMOS) teknologi tiltrækker stor opmærksomhed fra forskere som en kraftfuld platform på grund af deres lave omkostninger og høje kapacitet. De har potentiale til at udskifte elektriske kontakter, som snart står over for skalerbarhedsgrænser i ydeevne og energieffektivitet. For at realisere dette potentiale, forskere arbejder nu på at overvinde begrænsninger i forbindelse med størrelsen på nutidens silicon fotoniske chips og forbedre deres ydeevne.

"For nylig, mange forskergrupper rapporterede konkurrencedygtigt siliconiske fotoniske switche med store input/out -porttællinger, sagde Seok. den fysiske størrelse af en silicon fotonisk chip har været begrænset til 2 til 3 cm på grund af begrænsningerne i litografiværktøjerne, der er nødvendige for at ætse de nødvendige geometriske mønstre på siliciumpladerne, der bruges som base for de integrerede chips.

Seok og hans kolleger overvandt denne begrænsning ved at bruge en proces kendt som litografisømning, oprette en wafer-skala 240x240 silicon fotonisk switch ved at sy sammen ni 80x80 switchblokke i et 3x3 array, med tre input og tre output koblinger. Omskiftere udviklet som en del af eksperimentet koblet lys kommer ind og ud af chippen gennem rist koblinger. Switchcellerne blev aktiveret af elektriske sonder.

Det resulterende switchareal var 4 cm x 4 cm - næsten fordoblet størrelsen på eksisterende fotoniske siliciumkontakter. "Så vidt vi ved, dette er den største integrerede fotoniske switch, der nogensinde er rapporteret på nogen platform, "Sagde Seok.

Målte resultater fra den eksperimentelle switch slog også rekorder. "Forholdet mellem tab og port-tælling på chip (0,04 dB/port) er det laveste påviste, "Tilføjede Seok.

"Denne teknologi kan ikke kun anvendes på fotoniske siliciumkontakter, men også på alle siliconfotoniske applikationer, der kræver ultra-store anordninger såsom programmerbare fotoniske processorer, og så videre, "Sagde Seok.