Los solitones ópticos son paquetes de ondas especiales que se propagan sin cambiar su forma. Son de naturaleza ubicua y se producen en la física del plasma, ondas de agua a los sistemas biológicos. Mientras que los solitones también existen en fibra óptica, descubiertos en los laboratorios Bell en la década de 1980, el uso tecnológico hasta ahora ha sido limitado. Mientras que los investigadores estudiaron su uso para la comunicación óptica, finalmente el enfoque fue abandonado. Ahora, una colaboración de un grupo de investigación en el Instituto de Fotónica y Electrónica Cuántica IPQ y el Instituto de Tecnología de Microestructura de KIT IMT con el Laboratorio de Fotónica y Mediciones Cuánticas LPQM de EPFL han demostrado que los solitones pueden experimentar un regreso: en lugar de utilizar un tren de pulsos de solitones en una fibra óptica, generaron solitones ópticos que circulan continuamente en microresonadores ópticos compactos de nitruro de silicio.los solitones circulantes conducen a peines de frecuencia óptica de banda ancha. Dos peines de frecuencia superpuestos permitieron massicinco transmisiones de datos paralelas en 179 canales de longitud de onda a una velocidad de datos de más de 50 terabits por segundo, un registro de peines de frecuencia.El trabajo se publica en Naturaleza .
Los peines de frecuencia óptica, por los cuales John Hall y Theodor W. Hänsch recibieron el Premio Nobel de Física en 2005, consisten en una multitud de líneas espectrales vecinas, que están alineadas en una cuadrícula equidistante regular. Tradicionalmente, los peines de frecuencia sirven como alta-referencias ópticas de precisión para la medición de frecuencias. La invención de los llamados peines de frecuencia de Kerr, que se caracterizan por grandes anchos de banda ópticos y espacios de línea óptimos para las comunicaciones, hacen que los peines de frecuencia sean igualmente adecuados para la transmisión de datos.se puede usar para transmitir una señal de datos.
En su experimento, los investigadores de KIT y EPFL utilizaron micro resonadores ópticos de nitruro de silicio en un chip fotónico que puede integrarse fácilmente en sistemas de comunicación compactos. Para la demostración de comunicaciones, se utilizaron dos peines de frecuencia intercalados para transmitir datos en 179 individuosoperadores ópticos, que cubren completamente las bandas ópticas de telecomunicaciones C y L y permiten una transmisión de datos de 55 terabits por segundo en una distancia de 75 kilómetros ". Esto equivale a más de cinco mil millones de llamadas telefónicas o más de dos millones de TV HDcanales. Es la velocidad de datos más alta jamás alcanzada utilizando una fuente de peine de frecuencia en formato de chip ", explica Christian Koos, profesor de IPQ e IMT de KIT y receptor de una Beca de Investigador Independiente Inicial del Consejo Europeo de Investigación ERC por su investigación sobrepeines de frecuencia óptica.
Los componentes tienen el potencial de reducir drásticamente el consumo de energía de la fuente de luz en los sistemas de comunicación. La base del trabajo de los investigadores son los solitones generados en micro resonadores de nitruro de silicio óptico de baja pérdida. En estos, un estado de solitón óptico eragenerado por primera vez por el laboratorio de Kippenberg en EPFL en 2014. "El solitón se forma a través de procesos no lineales que ocurren debido a la alta intensidad del campo de luz en el micro-resonador", explica Kippenberg. El microresonador solo se bombea a través de un láser de onda continuaa partir del cual, mediante el solitón, se generan cientos de nuevas líneas láser equidistantes. Los chips fotónicos integrados de nitruro de silicio se cultivan y fabrican en el Centro de MicroNanotecnología CMi en EPFL. Mientras tanto, una startup de LPQM, LiGenTec SA, esTambién ofrece acceso a estos circuitos integrados fotónicos a laboratorios de investigación académicos e industriales interesados.
El trabajo muestra que las fuentes de peine de frecuencia de microresonador solitón pueden aumentar considerablemente el rendimiento de las técnicas de multiplexación por división de longitud de onda WDM en comunicaciones ópticas. WDM permite transmitir velocidades de datos ultra altas utilizando una multitud de canales de datos independientes en una sola guía de ondas ópticasPara este fin, la información se codifica en luz láser de diferentes longitudes de onda. Para comunicaciones coherentes, las fuentes de peine de frecuencia de micro-resonador solitón pueden usarse no solo en el transmisor, sino también en el lado del receptor de los sistemas WDM. Las fuentes de peine aumentan dramáticamente la escalabilidadde los sistemas respectivos y permiten una transmisión de datos coherente altamente paralela con luz. Según Christian Koos, este es un paso importante hacia transceptores a escala de chip altamente eficientes para futuras redes de petabits.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :