Tehokkaampaa optis-elektronista muunnosta

Tutkimusryhmä, joka koostui Hongkongin kaupungin yliopistosta (CityU), Harvardin yliopiston ja Nokian Bell Labsin jäsenistä, on kehittänyt pienen litium-niobaatti -modulaattorin.

Tuotettu modulaattori on noin sata kertaa pienempi ja sen tiedonsiirtonopeus on kolminkertainen kuin perinteisen version mutta silti pienemmällä energiankulutuksella ja erittäin vähäisellä optisella häviöllä.

Sähköoptiset modulaattorit ovat optisen viestinnän peruskomponentteja sillä ne muuntavat nopeita elektronisia signaaleja optisiksi signaaleiksi.

Professori Wang Chengin johdolla tutkimusryhmät ovat kehittäneet uuden tavan valmistaa litium-niobaatti modulaattorin, jota voidaan käyttää ultra-korkeilla elektro-optisilla kaistanleveyksillä ja CMOS-yhteensopivalla jännitteellä.

Nykyiset modulaattorit vaativat 3 - 5 voltin käyttöjännitettä kun CMOS toimii yhdellä voltilla. Tiimin kehittämien nanovalmistuksen tekniikoiden ansiosta uusi modulaattori voidaan tulevaisuudessa sijoittaa CMOS-tekniikalla tuotettuun piiriin.

Akustinen kohina on siruissa yleensä haitta. Nyt kuitenkin Sydneyn yliopiston tieteilijät ovat kehittäneet tekniikan, jonka avulla sitä voidaan hyödyntää kuituoptisen informaation vastaanottimissa.

Kuituoptisen verkon paikallisliitynnöissä ja yhteyksissä tarvitaan monimutkaista digitaalista signaalinkäsittelyä ja laser-pohjaisia paikallisoskillaattorijärjestelmiä purkamaan ja muuntamaan optinen informaatio elektroniikan käyttämään muotoon.

Sydneyn tutkijoiden kehittämä menetelmä eliminoi erillisen laserperustaisen paikallisoskillaattorin ja monimutkaisen digitaalisen signaalinkäsittelyjärjestelmän.

"Tekniikkamme käyttää fotonien ja akustisten aaltojen vuorovaikutusta signaalikapasiteetin lisäämisen ja nopeuden parantamiseksi", kertoo tutkimuksen vetäjä Elias Giacoumidis.

Saapuvaa fotonisignaalia käsitellään suodattimella, joka on tehty chalcogenide-lasista valmistetusta sirusta. Tällä materiaalilla on akustiset ominaisuudet, joiden avulla tuleva fotonipulssi tulee "kaapatuksi" ja siirretyksi elektronisesti prosessoitavaksi.

Tutkijoiden mukaan menettely lisää käsittelynopeutta mikrosekunneilla. Koska järjestelmä on vähemmän monimutkaisempi, sillä on merkittävä potentiaalinen hyöty monilla paikallisilla ja liittymisjärjestelmillä, kuten suurkaupunkien 5G-verkot, taloudellinen kaupankäynti, pilvilaskenta ja Internet-of-Things.

Fotoniikka-akustinen vuorovaikutus hyödyntää stimuloiduksi Brillouin-sironnaksi kutsuttua ilmiötä.

Aiheesta aiemmin:

Pienempiä optisia komponentteja