Reti di fibre rapide come il fulmine
Le tecnologie affamate di dati, come ad esempio i servizi di video on demand, i videogiochi multigiocatore in tempo reale, le applicazioni di memorizzazione cloud e lato server, e l’imminente realtà virtuale e aumentata stanno alimentando la domanda di una grande capacità di trasmissione dei dati e di tempi veloci di risposta. Per soddisfare la continua crescita del traffico dati, le tecnologie di trasmissione dati a commutazione necessitano di una più grande capacità di commutazione e di una più ampia larghezza di banda dell’interconnessione. I ricercatori al lavoro sul progetto SwIFT, finanziato dall’UE, hanno affrontato questa sfida con entusiasmo. Per la prima volta in campo internazionale, essi hanno svelato un nuovo meccanismo di commutazione in un chip fotonico guidato da minuscole goccioline, che possiede il potenziale per stravolgere il futuro delle comunicazioni dati e delle telecomunicazioni. Combinare fotonica e microfluidica SwIFT ha fatto affidamento sulla tecnologia della fotonica del silicio in rapida crescita che ha recentemente dimostrato di essere una piattaforma appetibile per i commutatori ottici. In essi, la luce è strettamente confinata in guide d’onda in silicio a causa del suo elevato indice di rifrazione. «Questa stretta reclusione consente la creazione di circuiti ottici molto compatti e ad alta densità. I processi a resa elevata e su scala di wafer offerti dalla fotonica del silicio rendono possibile la creazione di componenti sofisticati e affidabili per commutatori compatti che possono essere fabbricati in quantità elevate a un costo relativamente inferiore», fa notare il coordinatore del progetto Jan Watté. SwIFT è andato oltre introducendo un cambiamento di paradigma in materia di commutatori ottici. Alla base del concetto di commutatore ottico introdotto dal progetto c’era l’unione delle fotonica del silicio con la fluidica. Il fascio di luce che entra nel quadro di commutazione nel chip fotonico al silicio può essere commutato da una guida d’onda a un’altra a secondo della posizione delle goccioline che coprono la struttura della guida d’onda nel chip. «I diversi indici di rifrazione dei due liquidi immiscibili che abbiamo usato possono influenzare notevolmente la propagazione della luce guidata nella sottostante componente ottica integrata», aggiunge Watté. «Il nostro approccio ci consente di creare goccioline che possono esistere in due stati. Quando si supera una certa soglia, il campo elettrico applicato consente alla gocciolina di superare le barriere meccaniche che la tengono in una certa posizione e di spostarsi in un altro microambiente dove rimane stabile», approfondisce Watté. Il principale vantaggio dell’approccio basato sulla microfluidica è che, in assenza di un campo elettrico, la gocciolina rimane dove si trova, e quindi il commutatore in qualche modo ricorda la configurazione. Questo è esattamente il concetto alla base di un commutatore ottico non volatile. I commutatori ottici non volatili controllati da minuscole goccioline sono allettanti per applicazioni in cui la commutazione continua di molteplici segnali ottici è importante quanto la velocità di commutazione. Tali componenti consentono il funzionamento a banda larga con una velocità di commutazione nell’ordine dei millisecondi. Questo si può dimostrare molto utile per gestite l’infrastruttura di fibre nelle reti di accesso, in cui solitamente molte bande di lunghezza d’onda devono essere commutate simultaneamente. L’obiettivo di SwIFT era quello di ampliare i limiti sia della tecnologia della fotonica che di quella fluidica, al fine di dimostrare il loro effetto su un commutatore ottico con centinaia di porte. Più veloce, economico e piccolo I commutatori ottici che sono solitamente impiegati nelle reti di fibre sono ingombranti e costosi. Tuttavia, la tecnologia di commutazione ottica a fibre appena introdotta può ridurre i costi energetici nelle telecomunicazioni e automatizzare i processi manuali, consentendo agli operatori di usare il software per collegare e ricollegare i cavi. «Per quanto ne sappiamo, questa è la prima volta in cui un commutatore ottico non volatile è stato messo in campo combinando la fotonica del silicio con la microfluidica», segnala Watté. Questo commutatore ottico per telecomunicazioni compatto, a basso costo e con molte porte per la gestione remota delle fibre dovrebbe incrementare di molto le velocità di trasmissione dei dati delle fibre ottiche.
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