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Nuevas fuentes de luz en chip para la fotónica del silicio

La fotónica del silicio es una plataforma idónea para construir transceptores inteligentes para enlaces de fibra óptica de alta velocidad. Sin embargo, la falta de fuentes de luz adecuadas cerca de los chips es el cuello de botella principal que impide que esta tecnología transforme de veras el panorama de las redes de telecomunicaciones.
Nuevas fuentes de luz en chip para la fotónica del silicio
La demanda de altas velocidades de datos y dispositivos ópticos más compactos y económicos ha sido el motor principal del desarrollo de la fotónica integrada en chips de silicio. Hasta ahora, se han desarrollado muchos dispositivos ópticos, como filtros, moduladores, multiplexadores y detectores, aprovechando la tecnología del silicio más avanzada.

Con el desarrollo de nuevas fuentes de luz, que son otro de los elementos principales de los transceptores, e integrándolas correctamente en chips de silicio, el proyecto HYSSOP (Hybrid III-V/silicon laser for the future generation of photonic integrated circuits) pretendía superar el principal obstáculo que impide el uso generalizado de la fotónica del silicio. El interés del proyecto se centró en los láseres semiconductores obtenidos tanto con silicio como con semiconductores del grupo III-V. Las guías de ondas de silicio se fabricaron por primera vez sobre una oblea de silicio sobre aislante que, después, se fundió con una oblea de semiconductor epitaxial III-V.

El equipo del proyecto demostró con éxito las posibilidades que ofrecen distintos láseres de silicio híbrido para aplicaciones que van desde la interconexión óptica de corto alcance hasta la transmisión óptica a larga distancia.

Los láseres de realimentación distribuida (DFB) integrados con moduladores de alta velocidad son una aplicación emergente de Ethernet a 100 Gb. Los científicos demostraron un módulo de transceptor compatible con los módulos estándar que utiliza un láser DFB de silicio híbrido de 25 mW que funciona a 1 550 nm integrado con un modulador. La potencia de salida supera el umbral de 10 mW que establece este estándar.

Otro resultado importante fue el desarrollo de láseres de silicio híbrido sintonizables que se pueden utilizar tanto en el lado del transmisor como del receptor en óptica de largo alcance. Los científicos realizaron un trabajo exhaustivo para demostrar láseres sintonizables con gran flexibilidad y potencia de salida elevada. Para alcanzar el valor de potencia necesario para las comunicaciones a larga distancia, el equipo acopló un amplificador óptico de semiconductor híbrido de bajo ruido al láser, con lo cual lograron aumentar la potencia de forma importante.

Gracias a su bajo coste, los láseres sintonizables modulados directamente son muy atractivos para usarlos en redes de acceso. EL equipo desarrolló con éxito dichos láseres para fibras monomodo de 10 Gb/s de hasta 25 km.

Se espera que la fotónica del silicio revolucione las telecomunicaciones y las comunicaciones de datos durante los próximos diez años. HYSSOP contribuyó a ello de forma importante. Utilizando puntos o barras cuánticas en lugar de pozos cuánticos como material activo de los láseres híbridos, se podrían obtener dispositivos de mayor potencia y menor ruido.

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Palabras clave

Fotónica del silicio, transceptores, fibra óptica de alta velocidad, láser de silicio, semiconductor, silicio híbrido
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