Forskere demonstrerer lavt tab og polarisationsuafhængig integreret optisk farveløs ROADM

Implementeringen af ​​integrerede optiske switches viser løfte i størrelsesreduktionen af ​​ROADM'er for større fleksibilitet og kompaktitet, hvilket i sidste ende fører til robuste single-chip-løsninger. På trods af årtiers forskning i switches med forskellige strukturer og platforme er det stadig en betydelig udfordring at opnå en balance mellem tæt integration, lavt indsættelsestab (IL) og polarisationsafhængigt tab (PDL).

I et nyt papir offentliggjort i Light:Science &Applications , et team ledet af professor Sai Tak Chu fra Institut for Fysik, City University of Hong Kong, Hong Kong, Kina, og Dr. Brent E. Little fra QXP Technologies Inc., Xi'an, Kina, sammen med deres samarbejdspartnere, har demonstrerede en lav-tab og polarisationsuafhængig integreret optisk farveløs ROADM.

Den 32 x 4 optiske switch er designet til at dirigere enhver af de 32 indgange til ekspresportene eller droppe kanaler fra 32 indgange til mål 4 dropporte eller tilføje en af ​​de 4 porte til en af ​​de 32 ekspreskanaler.

Ved 1550 nm er fiber-til-fiber-tabet for hver ekspreskanal under 2 dB og over C- og L-båndene under 3 dB. For hver inputkanal til alle 4 drop/add-kanaler ved 1550 nm er tabet mindre end 3,5 dB og mindre end 5 dB over C- og L-båndene. PDL'erne for alle ekspres- og inputkanaler til de 4 drop/add-kanaler er under 0,3 dB over C-båndet, og krydstale er under -50 dB for både C- og L-båndet.

ROADM er baseret på high-index doteret silicaglas (HDSG) platform fra QXP Technologies Inc., med en justerbar bølgelederindeks-kontrast på 10% til 20%, hvilket er lavere end Si- og SiN-bølgelederne, men højere end de lave indeks kontrast silica bølgeledere. Det skaber en balance mellem fiberkoblingstab, udbredelsestab og PDL, samtidig med at den opretholder høj integrationstæthed.

Ved hjælp af monolitisk integrerede spot-størrelse konvertere er koblingstabet fra standard single-mode-fiber (SMF) med tilstandsfeltdiameter på 10,4 mm til bølgeledere med 2 mm gange 2 mm tilstandsfelter lavere end 0,4 dB/facet, og PDL er under 0,07 dB på tværs af C- og L-båndene. Disse egenskaber med lavt tab og lav PDL gør platformen lovende for integration af switch-enheder.

Afbryderen består af 188 MZI-type afbryderelementer. De målte fiber-til-fiber-tab på ekspres- og drop-kanaler af den fuldt optiske og elektronisk emballerede enhed er inden for henholdsvis 3 dB og under 5 dB for 32 kanaler inden for C- og L-bånd. Enhedens PDL er under 0,3 dB i C-båndet. 32 variable optiske dæmpere (VOA'er) er også inkorporeret, og PDL er lavere end 1 dB inden for C-båndet ved 10 dB VOA-dæmpning.

Forskerne opsummerede designprincippet for deres ROADM:

"Switchmatricen består også af i alt 618 bølgeleder-bølgelederkrydsninger, der kan bidrage til både IL og krydstale. For at begrænse mængden af ​​tab og krydstale, der indføres af krydsene, er bølgelederne fordelt over to lodrette lag for at tillade bølgelederne. at krydse over hinanden.

"Ved at bruge denne tilgang er vi i stand til at reducere krydstale til mindre end -50 dB for ekspreskanalerne og -40 dB for tilføj/slip-kanalerne."

De tilføjede:"For at imødekomme det tredimensionelle design inkluderer designet også yderligere 88 optiske vias og 44 optiske broer til at forbinde bølgelederne mellem lagene.

"Optisk switch er et grundlæggende element i optisk kredsløb. Den præsenterede lavtabs- og polarisationsuafhængige switch kan gavne udviklingen af ​​programmerbare fotoniske integrerede kredsløb i applikationer såsom optiske neurale netværk og integreret kvantefotonik."

Flere oplysninger: Xiaotian Zhu et al., Lavt tab og polarisationsufølsom 32 × 4 optisk switch til ROADM-applikationer, Light:Science &Applications (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01456-8

Journaloplysninger: Lys:Videnskab og applikationer

Leveret af Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS