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Nuove sorgenti luminose su chip per la fotonica del silicio

La fotonica al silicio è una piattaforma ideale per la costruzione di ricetrasmettitori intelligenti relativi ai collegamenti ad alta velocità in fibra ottica. Tuttavia, la mancanza di fonti di luce adatte vicine al chip è il principale problema che trattiene la tecnologia da una vera trasformazione del panorama inerente alle reti di telecomunicazione.
Nuove sorgenti luminose su chip per la fotonica del silicio
La necessità di alti tassi di dati e dispositivi ottici più compatti a costi più bassi è stata la principale forza trainante in quanto a integrazione tra fotonica e chip di silicio. Fino ad oggi, molti dispositivi ottici efficienti come filtri, modulatori, multiplexer e rilevatori sono stati sviluppati sfruttando la tecnologia del silicio allo stato dell’arte.

Con lo sviluppo di nuove fonti di luce, le quali costituiscono altri principali elementi ricetrasmettitori, e mediante la loro corretta integrazione su chip di silicio, il progetto HYSSOP (Hybrid III-V/silicon laser for the future generation of photonic integrated circuits) ha cercato di superare l’ostacolo principale relativo al diffuso utilizzo della fotonica del silicio. L’obiettivo era lo sviluppo di laser a semiconduttore in silicio e materiali semiconduttori del gruppo III-V. Le guide d’onda di silicio sono state create su un wafer di silicio su isolante, successivamente fuso in un wafer di semiconduttori epitassiali di tipo III-V.

Il team del progetto ha dimostrato con successo il potenziale di diversi laser ibridi al silicio per applicazioni che vanno dalla breve interconnessione ottica alla trasmissione ottica a lunga distanza.

I laser a retroazione distribuita (DFB) integrati con modulatori ad alta velocità costituiscono un’applicazione emergente a 100 Gb Ethernet. Gli scienziati hanno presentato un modulo ricetrasmettitore conforme agli standard con un laser ibrido al silicio DFB da 25 mW funzionante a 1 550 nm, integrato con un modulatore. La potenza in uscita ha superato la soglia dei 10 mW prevista per questo standard.

Un altro importante risultato è stato lo sviluppo di laser sintonizzabili ibridi al silicio che possono essere utilizzati sia come trasmettitore che come ricevitore nell’ottica a lungo raggio. Gli scienziati hanno svolto un lavoro approfondito per dimostrare le caratteristiche dei laser altamente sintonizzabili e con alta potenza in uscita. Al fine di raggiungere il valore della potenza richiesta per le comunicazioni a lunga distanza, il team ha accoppiato al laser un amplificatore ottico con semiconduttore ibrido a basso rumore, incrementando significativamente la potenza.

Grazie al loro basso costo, i laser sintonizzabili direttamente modulati costituiscono un’attrattiva interessante per l’impiego nelle reti di accesso. Il team ha sviluppato con successo tali laser per fibre monomodali a 10 Gb/s fino a 25 km.

La fotonica del silicio è destinata a rivoluzionare le telecomunicazioni e le comunicazioni dati nel corso dei prossimi 10 anni. Il progetto HYSSOP ha contribuito a ciò in modo significativo. Utilizzando punti o dash quantici anziché pozzi quantici, come materiale attivo per i laser ibridi, si potrebbe ottenere dispositivi con maggiore potenza e minor rumore.

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Keywords

Fotonica del silicio, ricetrasmettitori, fibra ottica ad alta velocità, laser al silicio, semiconduttori, silicio ibrido
Numero di registrazione: 180870 / Ultimo aggiornamento: 2016-03-17
Dominio: TI, Telecomunicazioni