L'amplificatore ottico trasforma la trasmissione di dati ad alta velocità

Utilizzando la tecnologia di biossido di fosfuro di gallio su silicio, il chip fotonico di TheCompact aumenta i segnali con efficienza senza precedenti.



I ricercatori di EPFL e IBM Research Europe hanno svelato un rivoluzionario amplificatore ottico che potrebbe trasformare le moderne reti di comunicazione.Gli amplificatori ottici tradizionali, come gli amplificatori in fibra drogati con erbio (EDFA), hanno una trasmissione di dati supportati a lungo ma sono vincolati da una larghezza di banda spettrale limitata.Con la domanda di reti più veloci e ad alta capacità, le soluzioni esistenti stanno lottando per tenere il passo.

Per affrontare questo, gli scienziati hanno sviluppato un amplificatore parametrico a onda da viaggio all'avanguardia (TWPA) su un chip fotonico.Pubblicato in Nature, il loro lavoro sfrutta la tecnologia di biossido di fosfuro di gallio su silicio per ottenere un'amplificazione del segnale a banda larga senza precedenti in una forma altamente compatta.


A differenza degli amplificatori convenzionali che si basano su elementi della terra rara, questo nuovo TWPA sfrutta la non linearità ottica-dove la luce si amplifica interagendo con una guida d'onda a spirale attentamente progettata.Questa innovazione offre oltre 10 dB di guadagno in una massiccia larghezza di banda di 140 nm, tre volte più ampia del tradizionale EDFA.

Il fosfuro di gallio è stato scelto per le sue proprietà ottiche superiori.La sua forte non linearità consente un efficiente aumento del segnale, mentre il suo indice di rifrazione elevato limita strettamente la luce all'interno della guida d'onda.Ciò si traduce in un'amplificazione significativa con una guida d'onda lunga solo pochi centimetri, riducendo drasticamente le dimensioni e i requisiti di potenza del dispositivo.

I test hanno mostrato che l'amplificatore ha raggiunto fino a 35 dB di guadagno mantenendo un rumore basso.Ha effettivamente amplificato segnali deboli in sei ordini di grandezza, rendendolo altamente adattabile a varie applicazioni oltre le telecomunicazioni.L'amplificatore ha anche migliorato le prestazioni dei pettini di frequenza ottica e dei segnali di comunicazione coerenti, due tecnologie essenziali nelle moderne reti ottiche.

Questa svolta ha profonde implicazioni per i data center, i processori di intelligenza artificiale e i sistemi di elaborazione ad alte prestazioni, in cui la velocità e l'efficienza sono fondamentali.Inoltre, la tecnologia si estende oltre la trasmissione dei dati, con potenziali applicazioni in rilevamento di precisione, metrologia ottica e persino sistemi lidar per veicoli autonomi.

Spingendo i confini dell'amplificazione ottica, questo nuovo TWPA basato su chip fotonico potrebbe aprire la strada all'infrastruttura di comunicazione di prossima generazione, fornendo soluzioni di trasferimento di dati più veloci, più efficienti e più scalabili.